NASA i badacze uniwersyteccy pracują obecnie nad komputerowym narzędziem symulacyjnym, które da być może uczonym wgląd w skomplikowaną i tajemniczą fizykę trzęsień Ziemi oraz pozwoli poprawić jakość prognoz dotyczących tych śmiercionośnych zjawisk.

Naukowcy z Jet Propulsion Laboratory w NASA razem z badaczami z Goddard Space Flight Center (także NASA), Ames Research Center oraz wielu uniwersytetów rozwijają zawansowany system modelowania trzęsień ziemi nazwany QuakeSim. Kiedy prace zostaną ukończone (planowane jest to na koniec 2004 roku), uczeni dowiedzą się więcej o tym, co te zjawiska wywołuje.

Nowe narzędzia oparte są na najnowszych technologiach. Jedno z nich używa metody analizy elementów skończonych – rozwiązuje skomplikowany problem przez jego podział na niewielkie fragmenty. Dla QuakeSima skończonymi elementami są dziesiątki lub setki tysięcy pomiarów deformacji ziemskich płyt tektonicznych, na których spoczywają lądy. Pomiary zbierane są za pomocą naziemnych i kosmicznych technik. Do tych drugich zaliczany jest między innymi system Trzęsienie Ziemi zarejestrowane przez satelity“>GPS oraz system interferometryczny mierzący “ciche” (nie powodujące trzęsień) ruchy płyt tektonicznych.

Kierownik projektu QuakeSim, dr Andrea Donnellan z JPL, nazywa QuakeSim świeżym krokiem w kierunku dokładnego przewidywania trzęsień. “Deformacje skorupy ziemskiej i interakcje pomiędzy trzęsieniami w rejonach uskoków to skomplikowany trójwymiarowy proces dziejący się w skalach czasowych od minut do tysięcy lat. Ich badanie wymaga wyrafinowanych symulacji i superkomputerów. Dostępność danych pochodzących z Kosmosu oraz obecna ograniczona wiedza o procesach trzęsień czynią bieżący czas najlepszym momentem do badania procesów tektonicznych, związanych z trzęsieniami i wulkanizmem“.

Nowy model trzęsień, powstały przy użyciu QuakeSim, będzie używany przez wiele federalnych i stanowych agencji do podejmowania decyzji i szacowania strat związanych z przyszłymi trzęsieniami” – dodała uczona.

Trzy główna narzędzia używane przez system noszą nazwy: Park, Virtual California i Geophysical Finite Element Simulation Tool (Geofest).

Park symuluje rozwój trzęsienia w czasie w jednym, niestabilnym uskoku. Jest oparty na dotychczasowej wiedzy na temat tempa przemieszczania się i tarć we fragmencie uskoku San Andreas w Parkfield w Kalifornii ale może być zastosowany do dowolnego uskoku lub ich zespołu. Park będzie używany do wyznaczania natury trzęsień i wykrywalności sygnałów świadczących o zbliżaniu się niebezpieczeństwa. Będzie określał jak rozkładają się naprężenia i jak są rozładowywane przez trzęsienia i “ciche” ruchy. Aby zaprezentować jego działanie użyte będą 1024 procesory.

Virtual California symuluje w jaki sposób setki niezależnych uskoków oddziałuje ze sobą i pozwala na szukanie korelacji między nimi. Pozwoli to na przewidywanie zjawisk o sile ponad 6 stopni Richtera. Dane z symulacji porównywane są z rzeczywistymi. Zwiększa to naszą wiedzę o procesach sejsmicznych. Model pozwolił już na przewidzenie (w okresie od 2000 roku) pięciu zjawisk, które zaszły w Kalifornii w odległościach nie większych niż 11 kilometrów od miejsc wskazanych prognozą.

Geofest tworzy dwu- i trójwymiarowe modele napięć w ziemskiej skorupie i górnym płaszczu w skomplikowanych geologicznie rejonach, pełnych oddziałujących ze sobą uskoków. Pokazuje w jaki sposób zdeformuje się powierzchnia planety na skutek trzęsienia.

Autor

Michał Matraszek