فناوری فضایی و پیش بینی زلزله : آنچه در ایران پیگیری کرده‌ایم
علی رغم پیشرفتهای خوب کشورمان در دهه های لخیر در فناوری های فضا و ساخت و پرتاب ماهواره ها در ایران، اساسا با این بخش از فناوری ماهواره ها – به منظور پیش بینی زلزله – با کمترین توجه طی دو دهه اخیر مواجه بوده است. نمونه آن برنامه ماهواره آیات است که متخصصان خوبی در سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران آن را از اواخر دهه هشتاد پیگیری می کردند و ما نیز در مرکز پیش بینی زلزله پژوهشگاه به عنوان مرکز تخصصی برای موضوع حامی و همراهشان بودیم، ولی اساسا طی حدود یازده سال اخیر این موضوع در همان سازمان نیز با کمترین حمایت – بودجه و سازماندهی برای اجرا- روبرو بوده است.
در میان فناوری‌های موجود برای تحقیقات زلزله، استفاده از ماهواره ها و سنجش از دور برای نظارت بر فعالیت ورقه‌های زمین‌ساختی فعال و تغییرات ارتفاع سطح زمین برای شناخت فعالیت‌های لرزه‌ای و کمک به پیش‌بینی و آمادگی برای زلزله‌ها استفاده می شود. ماهواره‌ها می‌توانند حرکت زمین را با کارایی و دقت بیشتری نسبت به لرزه‌سنج‌های سنتی رصد کنند و اطلاعات دقیق‌تری درباره حرکات پوسته زمین در اختیار دانشمندان قرار دهند.
کشف فرایند گسلش مقدماتی بسیار برای پیش بینی زلزله مهم است که می‌تواند به ما بگوید یک زلزله قریب‌الوقوع کجا، چه زمانی و چقدر بزرگ خواهد بود. اندازه‌گیری‌های تکراری ژئودتیک در ارتباط با رویدادهای لرزه‌ای شدید با توسعه فشرده سامانه‌های ماهواره‌ای ناوبری جهانی (GNSS) در پهنه رومرکزی سه زمین‌لرزه بزرگ ناپا در شمال کالیفرنیا با بزرگای 6.1 در سال 2014، زلزله بایا- کالیفرنیا با بزرگای 7.2 در سال 2010 و زلزله پارک‌فیلد کالیفرنیا با بزرگای 6 در سال 2004 با بررسی مشخصات تغییر شکل سطح زمین قبل، حین و بعد از زلزله به دست آمده است. نتایج حاصله وجود تغییر شکل‌های غیرعادی در نزدیکی کانون زلزله‌ها را اثبات می‌کند. تغییراتی مانند بادکردن زمین و کرنش برشی با تغییر شکل سطح زمین در پهنه کانونی زلزله از ماه‌ها تا سال‌ها قبل از شوک اصلی پایش شده به نحوی که ناهمگونی‌های آشکارشده را می‌توان به عنوان پیش‌نشانگرهای تغییر شکل زمین‌لرزه‌های شدید در نظر گرفت.
از سوی دیگر در سال ۲۰۲۳ مطالعه دیگری از سوی پژوهشگران مؤسسه ملی توسعه پایدار فرانسه از ماهواره‌های GPS و هزاران ایستگاه ژئودزی برای تجزیه و تحلیل نشان داد که این زمین‌لرزه‌ها دارای یک فاز پیشالغزش گسلی هستند که می‌تواند به گسترش سامانه‌های هشدار زلزله از چند دقیقه به چند ساعت قبل از زلزله کمک کند. تجزیه و تحلیل سیستماتیک تغییرات موقعیت افقی تقریبا سه هزار ایستگاه ژئودتیک با استفاده از سامانه موقعیت‌یاب جهانی (GPS) در نزدیکی 90 زمین‌لرزه با بزرگای بیش از 7 اندازه‌گیری شد. مشاهده شد که لغزش بین ورقه‌های زمین‌ساختی باعث می‌شد زمین در این ورقه‌ها در جهتی قابل اندازه‌گیری و در راستای افقی حرکت کند. حرکات افقی ایستگاه‌ها به‌طور تصاعدی در جهتی منطبق با لغزش آهسته گسل در نزدیکی نقطه شروع گسیختگی گسلش زلزله در دو ساعت قبل از گسیختگی زمین‌لرزه شتاب می‌گیرند. این لغزش‌ها را می‌توان با استفاده از GPS مشاهده و اندازه‌گیری کرد. مشخص شده که این لغزش‌ها دو ساعت قبل از وقوع زمین‌لرزه رخ داده‌اند و از سوی دیگر این جنبش‌ها برای ثبت در لرزه‌نگارهای استاندارد بسیار کوچک هستند و معمولا ثبت و اعلام نمی‌شوند. مهم‌تر از همه، پژوهشگران لغزش یکسانی را در تمام زلزله‌های مورد مطالعه مشاهده کردند. این کار نشان می‌دهد که یک سامانه زلزله قابل اعتماد می‌تواند بر اساس یک سامانه دقیق پایش GPS طراحی شود. یک سیگنال پیشرو و ظریف به صورت نویز حدود دو ساعت قبل از وقوع این زمین‌لرزه‌های بزرگ، بلندتر و قابل تشخیص است. این کار ممکن است امکان نظارت بر گسل را در این مرحله و بر این نوع پیش‌نشانگر با ابزارهای دقیق‌تر و متراکم‌تر فراهم کند.
این لغزش‌ها بسیار کوچک هستند به نحوی که نمی‌توانند در لرزه‌نگارها ظاهر شوند، اما می‌توانند -در صورت شناسایی- با استفاده از ژئودزی نشان‌دهنده زمان شروع زمین‌لرزه باشند. سطوح نویز سنسورهای GPS فعلی موجب می‌شود که تشخیص تغییر شکل فقط در مجموعه داده‌های خیلی بزرگ امکان‌پذیر باشد. این موضوع مستلزم حسگرهای GPS است که قادر به تشخیص حرکات با دقت 0.1 میلی‌متر هستند. در سال گذشته پیشنهاد کردیم که انجام چنین پایشی برای کشور ما نیازمند سرمایه‌گذاری در سطح ملی است. برای نصب 30 ایستگاه رصدی فقط در منطقه تهران به سرمایه‌گذاری حدود 50 میلیون دلار نیاز است و دانش فنی نصب و بهره‌برداری از چنین سامانه‌ای هم در سازمان نقشه‌برداری کشور و همچنین کادر علمی که می توانند روی چنین داده هایی کار تخصصی سطح بالا انجام دهند هم اینکه در پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله و البته بعضی دانشگاه های دیگر موجود است.
با این حال، یکی از بزرگترین چالش‌های مرتبط با استفاده از فناوری ماهواره‌ای برای پیش‌بینی زلزله، و عملیاتی کردن آن اغلب تفسیر داده‌های پیچیده است چرا که داده‌های جمع آوری شده توسط ماهواره‌ها اغلب باید با الگوریتم‌های پیچیده و با مدل‌های کامپیوتری که برای شناسایی فعالیت‌های لرزه‌ای بالقوه طراحی شده‌اند، تجزیه و تحلیل شوند. چالش دیگر برای استفاده از فناوری ماهواره برای پیش‌بینی زلزله این است که داده‌های جمع‌آوری‌شده با ماهواره‌ها اغلب در چارچوب زمانی که می‌توان از آن استفاده کرد محدود است. ماهواره‌ها می‌توانند داده‌های مربوط به حرکات پوسته زمین را در دوره‌های زمانی طولانی جمع‌آوری کنند ولی یاید ماهواره خودمان – مانند ماهواره ییش بینی زلزله آیات که باید تکمیل و پرتاب شود- تا داده هایش برای خودمان به راحتی قابل استفاده باشد، و یا با کشوری که دارای چنین فناوری است در همکاری مستقیم و باز از نظر داده ها باشیم، مانند چین، فرانسه و روسیه. فناوری ماهواره ابزار مهمی برای مطالعات پیش بینی زلزله است. با استفاده از ترکیبی از تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های لرزه‌ای، دانشمندان می‌توانند مناطقی را شناسایی کنند که احتمال وقوع زلزله‌های بزرگ بیشتر است. از این اطلاعات می توان برای توسعه راهبرد های کاهش ریسک سوانح و همچنین هشدار دادن به مردم در مناطق آسیب پذیر احتمالی استفاده کرد.
استاد دانشگاه*
۴۷۴۷
