Исследователи НАСА обнаружили цунами по их грохоту в атмосфере

Волны бушуют в заливе Ономеа на Гавайях, где уровень моря поднялся более чем на 30 футов (9 метров) во время смертоносного цунами 1 апреля 1946 года. Новые технологии могут помочь обнаружить эти стихийные опасности с помощью акустической и гравитационной ряби, которую они бросают в космос.

Новая технология мониторинга опасностей использует сигналы GPS для охоты за волнами в Тихоокеанском огненном кольце. Долгосрочная цель GUARDIAN – усовершенствовать системы раннего предупреждения.

Цунами, вызванные землетрясениями, подводными вулканами и другими сотрясающими Землю силами, могут разрушить прибрежные поселения. А когда дело доходит до предварительного предупреждения, на счету каждая секунда. Ученые из Лаборатории реактивного движения НАСА тестируют новый подход к обнаружению – в самых дальних уголках атмосферы – самых смертоносных океанских волн.

Названная GUARDIAN (GNSS Сеть информации и оповещения о стихийных бедствиях в верхних слоях атмосферы в режиме реального времени), экспериментальная система мониторинга использует данные от кластеров GPS и других навигационных спутников, вращающихся вокруг нашей планеты. В совокупности эти кластеры известны как глобальные навигационные спутниковые системы или GNSS. Их радиосигналы доходят до сотен научных наземных станций по всему миру, и эти данные обрабатываются сетью Global Differential GPS (GDGPS) JPL, которая повышает точность позиционирования в реальном времени до нескольких дюймов (примерно 10 сантиметров).

На этой анимации показано, как волны энергии землетрясения и цунами Тохоку-Оки 11 марта 2011 года пронзили ионосферу Земли в окрестностях Японии, нарушив плотность электронов. Эти возмущения отслеживались путем отслеживания сигналов GPS между спутниками и наземными приемниками.

Новая система анализирует сигналы в поисках признаков того, что где-то на Земле возникло цунами. Как это работает? Во время цунами многие квадратные мили поверхности океана могут подниматься и опускаться почти синхронно, вытесняя над собой значительное количество воздуха. Вытесненный воздух распространяется во всех направлениях в виде низкочастотных звуковых и гравитационных волн. В течение нескольких минут эти вибрации достигают самого верхнего слоя атмосферы: обработанной Солнцем электрически заряженной ионосферы. Последующее столкновение волн давления с заряженными частицами может слегка исказить сигналы близлежащих навигационных спутников.

Хотя навигационные инструменты обычно стремятся корректировать такие ионосферные возмущения, учёные могут использовать их в качестве тревожного звонка, спасающего жизнь, отметил Лео Мартир, учёный из Лаборатории реактивного движения, разрабатывающий GUARDIAN. «Вместо того, чтобы исправлять это как ошибку, мы используем их в качестве данных для обнаружения стихийных бедствий», — сказал Мартир.

Эта технология все еще находится на стадии зрелости, сказал Мартире, который является сопредседателем целевой группы Международного комитета ООН по ГНСС, которая изучает возможность использования навигационных спутниковых систем для улучшения стратегий раннего предупреждения. В настоящее время данные GUARDIAN, поступающие практически в реальном времени, должны интерпретироваться экспертами, обученными распознавать признаки цунами. Но уже сейчас это один из самых быстрых инструментов мониторинга в своем роде: в течение 10 минут он может создать своего рода снимок грохота цунами, достигающего ионосферы. И потенциально оно может обеспечить предупреждение за час, в зависимости от расстояния источника цунами от берега.

Знак эвакуации указывает на более безопасное место на Пхукете, Таиланд, где катастрофическое цунами последовало за подводным землетрясением 26 декабря 2004 года. Это одно из самых смертоносных стихийных бедствий в современной истории, унесшее жизни по меньшей мере 225 000 человек в разных странах.

«Мы предполагаем, что однажды GUARDIAN дополнит существующие наземные и океанские инструменты, такие как сейсмометры, буи и уровнемеры, которые очень эффективны, но не обеспечивают систематического охвата открытого океана», — говорит Сиддхарт Кришнамурти, также входящий в команду разработчиков JPL. . Ученые, участвующие в программе НАСА по катастрофам, в настоящее время используют наземные инструменты на станциях GNSS для более быстрого обнаружения цунами.

«Когда происходит сильное землетрясение вблизи океана, мы хотим быстро узнать силу и характеристики землетрясения, чтобы понять вероятность возникновения цунами, и мы хотим знать, действительно ли цунами было создано», — сказал Джеральд Боуден. , научный сотрудник программы по поверхности и недрам Земли в штаб-квартире НАСА в Вашингтоне. «Сегодня есть два способа узнать, возникло ли цунами до того, как оно достигло берега: буи DART NOAA и наблюдения GNSS-ионосферы. Количество буев ограничено, и они очень дороги, поэтому такие системы, как GUARDIAN, могут дополнить существующие системы оповещения».