Obserwacja jonosfery pozwoli przewidywać klęski żywiołowe

naukowcy na tle fali tsunami
Trzęsienia ziemi, tsunami, czy powodzie zdarzają się coraz częściej. Pozbawiają dachu nad głową, a często i życia wielu ludzi. Naukowcy z Wydziału Geoinżynierii UWM, mają dowody na to, że przewidywanie klęsk żywiołowych jest możliwe. Trzeba tylko bacznie monitorować jonosferę.

Badacze od dawna wiedzieli, że jonosfera reaguje na różne ziemskie zjawiska: trzęsienia ziemi, tsunami, wybuchy wulkanów czy wybuchy nuklearne. Wywołują one zmiany w polu elektromagnetycznym jonosfery, czyli zjonizowanej warstwie atmosfery występującej powyżej 50–60 km nad powierzchnią Ziemi. Charakterystyczne kręgi w jonosferze widoczne były np. podczas trzęsienia ziemi i tsunami w Japonii w 2011 r. czy trzęsienia ziemi w 2015 r. w Illapell w Chile.

Zakończony właśnie projekt COSTO - Udział danych Swarm we wczesnym wykrywaniu tsunami i innych zagrożeń naturalnych (Contribution of Swarm data to the prompt detection of Tsunamis and Other natural hazards) zakładał dokładniejszą obserwację, charakteryzację i zrozumienie procesów interakcji między jonosferą, magnetosferą, niższą atmosferą, powierzchnią Ziemi i poziomem morza, z wykorzystaniem obserwacji pola elektrycznego przez satelity geomagnetycznej misji badawczej Swarm. Badania prowadzone przez konsorcjum w składzie: Uniwersytet Warmińsko-Mazurski (główny wykonawca), Narodowe Obserwatorium Ateńskie, Politechnika Monachijska oraz Politechnika Katalonii, dostarczyły nowych dowodów na to, że monitorowanie jonosfery i wyłapywanie tzw. „precursory signals” pozwala na przewidzenie zjawisk typu trzęsienie ziemi czy tsunami. W zespole UWM uczestniczy w nim: dr hab. Wojciech Jarmołowski  (z lewej) z Instytutu Geodezji i Budownictwa na Wydziale Geoinżynierii, kierownik zespołu projektu COSTO, prof. Paweł Wielgosz (z prawej), dr hab. inż. Anna Krypiak-Gregorczyk (w środku) oraz mgr Tomasz Sidorowicz, informatyk.

- Tsunami, chociaż jest zjawiskiem przypowierzchniowym - to jednak bardzo rozległym i wywołuje również fale w atmosferze. Fale te docierają aż do jonosfery, do wysokości kilkuset kilometrów – wyjaśnia prof. Paweł Wielgosz.

Dlatego właśnie kortowscy naukowcy dane o tsunami zbierali z satelitów rejestrujących zjawiska zachodzące w jonosferze.

- Po orbicie ziemskiej krążą 3 satelity należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Tworzą konstelację satelitów Swarm, która od 2013 r. zbiera dane na temat pola magnetycznego Ziemi. Satelity mają bardzo precyzyjne odbiorniki sygnału GPS, czyli globalnego systemu pozycjonowania oraz sondy Langmuira, które wykorzystuje się do badania gęstości elektronów w jonosferze. Skupiliśmy się na tych zmianach, które wywołuje tsunami – tłumaczy dr hab. Wojciech Jarmołowski.

- Do tego, aby tego typu obserwacje móc w przyszłości wykorzystać, kluczowe jest istnienie gęstej sieci satelitarnych i naziemnych odbiorników GPS. Jonosferę najlepiej monitoruje się sygnałem z wielu stacji – podkreśla dr Jarmołowski. Jako przykład podaje Japonię, która posiada ok. 1200 odbiorników.

– Słuszność kierunku i prowadzenia takich obserwacji potwierdza m.in. przykład trzęsienia Tohoku w 2011 r. w Japonii, kiedy to dzięki zaobserwowanym sygnałom udało się ewakuować wielu ludzi – mówi Wojciech Jarmołowski.

- Rozwijanie obserwacji jonosfery, przy jednoczesnej współpracy z sejsmologami, a także analiza całego procesu, prawdopodobnie - krok po kroku - poprowadzą nas do przewidywania tego typu zjawisk z dużą dokładnością. Zarówno liczba satelitów, jak i odbiorników naziemnych, stale się powiększa, a więc ciągle dochodzą nowe miejsca obserwacji - dodaje dr Jarmołowski.

Projekt COSTO był w szczególności skoncentrowany na wykrywaniu zaburzeń jonosferycznych wywołanych trzęsieniami ziemi i tsunami, obserwowanych w danych rejestrowanych przez satelity Swarm oraz inne satelity badawcze na niskich orbitach (GOCE, GRACE). Obecnie na recenzję czekają dwie publikacje z wynikami badań, które pozwolą przystąpić do kolejnych badań, zmierzających do utworzenia systemu przewidywania klęsk żywiołowych na całym świecie.

O projekcie przeczytaj także tutaj.

opr. lek

w kategorii