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Wie GPS Erdbeben und Überschwemmungen verfolgen kann
Normalerweise sehen wir GPS als eine Möglichkeit, herauszufinden, wo wir sind und wie wir unser Ziel erreichen. In den letzten Jahren haben Forscher jedoch entdeckt, dass GPS in Kombination mit Sensoren wie Beschleunigungsmessern und Barometern ein wichtiges Werkzeug zur Bewertung und möglicherweise Vorhersage von Erdbeben und Sturzfluten sein kann.
Standort Station: GPS-Geräte wie dieses wurden mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet, um sie zu einem Warnsystem für Naturgefahren zu machen.
Bei der Herbsttagung der American Geophysical Union im Dezember haben Wissenschaftler der Scripps Institution of Oceanography (SIO) in San Diego, NASAs Labor für Strahlantrieb (JPL) in Pasadena und die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) beschrieb die Art und Weise, wie sie dies tun, indem sie ein bereits bestehendes Netzwerk von Hunderten von GPS-Stationen, die über ganz Südkalifornien verstreut sind, huckepack nutzen. An einer Handvoll dieser Stationen, die ursprünglich installiert wurden, um tektonische Bewegungen an der Grenze zwischen der Pazifischen Platte und der Nordamerikanischen Platte zu messen, haben die Forscher weitere meteorologische und seismische Sensoren hinzugefügt, die es ermöglichen, gefährliche Ereignisse in Echtzeit zu überwachen und manchmal sogar vorherzusagen sie bevor sie passieren. Das Prototypsystem wurde im vergangenen Juli getestet.
In den letzten Jahren wurde die Kommunikationsinfrastruktur zwischen diesen [GPS]-Basisstationen schrittweise aktualisiert, sodass wir die Möglichkeit haben, mehr Echtzeitprojekte wie diese durchzuführen, sagt Angelyn Moore, Forscherin am JPL.
Die meteorologische Seite des Projekts beruht auf der Tatsache, dass bodengestützte GPS-Stationen häufig mit Satelliten im Orbit darüber kommunizieren. Aus der Zeit, die ein Satellitensignal benötigt, um den Boden zu erreichen, kann der Feuchtigkeitsgehalt in der Troposphäre berechnet werden. Diese Feuchtigkeitsdaten, kombiniert mit Daten von Barometern und Thermometern, können die Genauigkeit von Vorhersagen über Regenfälle und Sturzfluten verbessern.
Die Verwendung von GPS als Werkzeug zur Messung von Sturmsystemen ist nicht neu; Laut Moore hat die NOAA bereits rund 300 mit GPS ausgestattete bodengestützte Wetterstationen im ganzen Land aufgestellt. Aber ein so spärliches Netzwerk lässt keine lokalen, rechtzeitigen Warnungen vor Sturzfluten zu. Sie fügt hinzu, dass in Südkalifornien, wo Stürme von selten gestarteten Wetterballons verfolgt wurden, die Dichte des neuen Sensornetzwerks es ermöglicht, die Bewegung von Sturmsystemen mit beispiellosen Details zu verfolgen.
Auf der seismologischen Seite des Projekts haben die Forscher die Basisstationen mit Beschleunigungsmessern ausgestattet, eine immer beliebter werdende Methode zur Aufzeichnung von Erdbebenbewegungen. Während GPS-Sensoren große Veränderungen der Bodenposition feststellen, nehmen Beschleunigungsmesser kleine Bewegungen auf. Indem Sie diese beiden Signale miteinander kombinieren, erhalten Sie ein vollständigeres Bild davon, was Bodenbewegung war, sagt Doug gegeben , Leiter des Erdbebenfrühwarnprogramms der United States Geological Society, der nicht an diesem Projekt beteiligt war.
Yehuda Bock , Forschungsgeodätin und Projektleiterin bei SIO, erklärt, dass die Kombination von GPS- und Beschleunigungsmesserdaten besonders gut geeignet ist, um die Magnitude und andere Eigenschaften von Erdbeben mit Magnituden zwischen 7 und 9 schnell abzuschätzen, die mit traditionellen seismischen Methoden allein schwer zu unterscheiden sind. Darüber hinaus, sagt Bock, nehmen Beschleunigungsmesser Primär- oder P-Wellen auf, die verwendet werden können, um das Eintreffen der Sekundär- oder S-Wellen vorherzusagen, die den Beginn von schädlichen, heftigen Erschütterungen während eines Erdbebens markieren. Diese Informationen könnten in ein Frühwarnsystem integriert werden.
Schon wenige Sekunden vor einem Erdbeben könnten genügend Zeit bieten, um Aufzüge in Gebäuden stillzulegen oder Chirurgen vor einem tödlichen Schnitt zu bewahren, obwohl Given of the USGS feststellt, dass Erdbebenwarnsysteme noch ein offenes Forschungsgebiet sind. Given sagt, dass sein Team, das mit Hunderten von Seismometern in ganz Kalifornien zusammenarbeitet, derzeit dabei ist, die richtigen Stationsstandorte und Algorithmen herauszufinden, um Erdbeben zu charakterisieren und schnell Informationen zu erhalten.
Bisher seien 17 Stationen in Südkalifornien mit seismologischen und meteorologischen Sensoren nachgerüstet worden, sagt Bock, aber er hofft, in den kommenden Monaten weitere Stationen entlang der Westküste hinzuzufügen.