W dobrze rozwiniętych częściach świata podatnych na ataki, w tym na zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, Meksyku, części Europy, Chin i Japonii, rządy zainwestowały w czułe systemy wykrywania trzęsień ziemi. Ale według Sarah Minson, geofizyk z US Geological Survey, regiony wysokiego ryzyka bez monitorowania sejsmicznego mogłyby skorzystać z zastosowania technologii śledzenia satelitarnego w smartfonie, będącego kluczem do crowdsourcingu dla wczesnych ostrzeżeń przed trzęsieniem ziemi.
W 2011 r., Kiedy niewielkie (ale stosunkowo silne) trzęsienie wstrząsnęło większością wschodniego wybrzeża Stanów Zjednoczonych, nie było (i nadal nie ma) specjalnego systemu wczesnego ostrzegania w ramach regionalnej sieci sejsmografów. To samo dotyczy większości Ameryki Południowej, Południowego Pacyfiku oraz wschodniej i środkowej Azji, ale w tych miejscach brakuje systemów ostrzegawczych ze względów ekonomicznych - standardowe urządzenia do wykrywania trzęsień ziemi są drogie.
W systemie wczesnego ostrzegania przed trzęsieniem ziemi czujniki GPS w smartfonach w pobliżu epicentrum trzęsienia ziemi wyczuwają wynikające z tego przesunięcie gruntu i wysyłają ostrzeżenia do bardziej odległych smartfonów, zanim wstrząsy do nich dotrą. (Emiliano Rodriguez Nuesch i Martin Zeta z Pacifico) Według Sarah Minson smartfony mogą wypełnić tę lukę. Jest autorką nowego badania Science Advances, w którym analizuje potencjał wykorzystania danych GPS telefonów komórkowych jako sieci wczesnego ostrzegania.
Tanie, ale wyposażone w wyrafinowaną technologię, telefony komórkowe są wszędzie: na całym świecie używa się około 7 miliardów urządzeń mobilnych.
„Ludzie zdają sobie sprawę, że telefony komórkowe mogą być niesamowitym narzędziem do nauki” - mówi Minson. „Zaletą crowdsourcingu jest to, że istnieje mnóstwo czujników, ale także, że istnieje mnóstwo małych komputerów podręcznych przetwarzających moc”, które są w stanie szybko rozbić dane.
Jednak mobilne dane GPS nie były poważnie analizowane pod kątem użycia sejsmicznego, przede wszystkim dlatego, że telefony komórkowe nie potrafią precyzyjnie określić Twojej dokładnej lokalizacji, a także dlatego, że ludzie bawią się wieloma aplikacjami niezwiązanymi ze słuchaniem trzęsień ziemi. Jednak w tym, w czym telefony są dobre, rozmawia się z triangulowanymi satelitami, aby wykryć Twoje bardzo przyrostowe ruchy z jednego miejsca do drugiego - zaledwie pół cala od poprzedniej pozycji.
Śledzenie ruchu jest kluczem do wykrycia trzęsienia ziemi, w którym pomiary przemieszczenia lub stopnia przemieszczenia się usterki są równie ważne, jak wstrząsy człowieka. Jeśli wystarczająca liczba osób ma urządzenia rejestrujące i raportujące ten ruch, aplikacja zaprojektowana do przesyłania ostrzeżenia na podstawie tych zbiorczych danych stanowiłaby dość dokładne narzędzie do wczesnego ostrzegania.
Większość trzęsień, które odczuwasz podczas trzęsienia ziemi, jest spowodowana falami wtórnymi lub falami s, które przemieszczają się przez Ziemię z prędkością dwóch mil na sekundę. Ale dane przemieszczają się znacznie szybciej, szybko wyprzedzając fale poky w regionach oddalonych od epicentrum. Cenny może być nawet kilka sekund ostrzeżenia - wystarczy, powiedzmy, chirurg na odłożenie skalpela lub umożliwienie nauczycielowi wciągnięcia uczniów pod stoliki. Ostrzeganie przed nagłym drżeniem wiąże się również z pewną cnotą.
Tak więc w przypadku trzęsienia ziemi w stanie Mineral w Wirginii miasta takie jak Waszyngton, oddalony o 84 mil, miałyby z wyprzedzeniem około 40 sekund. W zależności od parametrów potencjalnej aplikacji na telefon komórkowy Minson uważa, że przy wystarczającej liczbie użytkowników w pobliżu centrum danych dostarczających dane, aby wykluczyć fałszywy alarm, ostrzeżenie może zostać uruchomione i wysłane w ciągu kilku sekund.
Musi być zaangażowanych stosunkowo niewiele urządzeń. W ramach swoich badań Minson dopasowała rzeczywiste dane GPS z 462 stacji monitorujących w Japonii zarejestrowane podczas trzęsienia ziemi Tohoku o sile 9, 0 w 2011 r. Z hipotetycznymi danymi, które odzwierciedlają to, co telefon komórkowy wygenerowałby w takiej sytuacji. Krzywe, które mierzyły stałe przesunięcie skorupy ziemskiej na stacjach, były bardzo blisko zrównane. Minson szacuje, że zaledwie 0, 0004 procent populacji Japonii wynoszącej 127 milionów musiałoby nosić telefony komórkowe, aby zebrać te same dane, co te stacje monitorujące.
Jest jednak kilka połowów. Po pierwsze, technika naprawdę działa tylko w przypadku dość silnych trzęsień ziemi, powyżej 7 wielkości w skali Richtera. Po drugie, niewiele telefonów komórkowych spotyka się na dnie morza, skąd bierze się wiele trzęsień. I na koniec, firmy telefoniczne jak dotąd nie wykazywały dużej skłonności do umożliwienia dostępu do surowych danych o lokalizacji, które gromadzą ich urządzenia.
„Nic z tego nie może się zdarzyć, chyba że istnieje sposób na uzyskanie dostępu do danych w telefonach”, mówi Minson.
Geofizyk już pracuje nad uruchomieniem pilotażowego programu finansowanego przez USAID w przyszłym roku w celu wdrożenia setek telefonów komórkowych i dodatkowych zewnętrznych czujników GPS. Rozproszeni w sieci w Chile, regionie o wysokiej aktywności sejsmicznej, ale bez funkcjonalnego systemu wczesnego ostrzegania, naukowcy będą mogli zbierać dane w czasie rzeczywistym z zewnętrznych czujników w przypadku trzęsień ziemi.
John Vidale, sejsmolog z University of Washington, który od dawna jest zaangażowany w prace nad systemami wczesnego ostrzegania, chwali pomysł Minsona wydobywania telefonów komórkowych na potrzeby danych GPS jako sensowny i innowacyjny. Zwraca jednak uwagę, że telefony nigdy nie zastąpią wrażliwego sprzętu naukowego.
„Systemy wczesnego ostrzegania przed trzęsieniem ziemi w telefonach komórkowych mogą być doskonałym rozwiązaniem w niektórych sytuacjach, szczególnie w Trzecim Świecie i tam, gdzie trzęsienia ziemi są rzadkie”, mówi Vidale. „Ale telefony nigdy nie znajdą się głęboko pod ziemią, co zapewni dedykowanym sejsmometrom ich ogromną czułość. Oczekuję, że miejsca takie jak Japonia, Tajwan i Zachodnie Wybrzeże staną do walki o bardziej wyrafinowane i dedykowane systemy ”.
Minson zauważa, że jedną wielką zaletą telefonów komórkowych jest ich częsta aktualizacja.
„Jeśli pożyczamy dane z telefonów komórkowych pochodzących z crowdsourcingu, użytkownicy co dwa lata z łatwością zastępują swoje stare telefony najlepszymi technologiami” - mówi. „Otrzymywalibyśmy najbardziej wymyślne i najlepsze dane dla wszystkich”.
