Come il GPS può tenere traccia di terremoti e inondazioni

Di solito pensiamo al GPS come un modo per scoprire dove siamo e come arrivare dove stiamo andando. Ma negli ultimi due anni, i ricercatori hanno scoperto che il GPS, se combinato con sensori come accelerometri e barometri, può essere uno strumento importante per valutare e possibilmente prevedere terremoti e inondazioni improvvise.

Località stazione: Le unità GPS come questa sono state dotate di sensori aggiuntivi per trasformarle in un sistema di allarme per i pericoli naturali.

Al incontro autunnale dell'American Geophysical Union a dicembre, scienziati del Scripps Istituto di Oceanografia (SIO) a San Diego, NASA Laboratorio di propulsione a reazione (JPL) a Pasadena, e il Amministrazione nazionale oceanica e atmosferica (NOAA) ha descritto il modo in cui lo stanno facendo collegandosi a una rete preesistente di centinaia di stazioni GPS sparse in tutta la California meridionale. In una manciata di queste stazioni, originariamente installate per misurare il movimento tettonico al confine tra la placca pacifica e la placca nordamericana, i ricercatori hanno aggiunto altri sensori meteorologici e sismici che consentono di monitorare eventi pericolosi in tempo reale e talvolta anche di prevedere loro prima che accadano. Il sistema prototipo è stato testato lo scorso luglio.

Negli ultimi anni, l'infrastruttura di comunicazione tra queste stazioni base [GPS] è stata gradualmente aggiornata in modo da avere l'opportunità di realizzare più progetti in tempo reale come questi, afferma Angelyn Moore, ricercatrice presso il JPL.

Il lato meteorologico del progetto si basa sul fatto che le stazioni GPS a terra sono in frequente comunicazione con i satelliti in orbita soprastanti. Il tempo impiegato da un segnale dal satellite per raggiungere il suolo può essere utilizzato per calcolare i livelli di umidità nella troposfera. Questi dati sull'umidità, combinati con i dati di barometri e termometri, possono migliorare l'accuratezza delle previsioni su precipitazioni e inondazioni improvvise.

L'uso del GPS come strumento per misurare i sistemi di tempesta non è nuovo; La NOAA ha già implementato circa 300 stazioni meteorologiche terrestri dotate di GPS in tutto il paese, afferma Moore. Ma una rete così sparsa non consente avvisi locali e tempestivi di inondazioni improvvise. Aggiunge che nel sud della California, dove le tempeste sono state tracciate da palloni meteorologici lanciati di rado, la densità della nuova rete di sensori consente di tracciare il movimento dei sistemi di tempesta con dettagli senza precedenti.

Dal punto di vista sismologico del progetto, i ricercatori hanno aggiunto accelerometri alle stazioni base, un modo sempre più diffuso per registrare il movimento dei terremoti. Mentre i sensori GPS rilevano grandi cambiamenti nella posizione del suolo, gli accelerometri rilevano piccoli movimenti. Combinando questi due segnali insieme, si ottiene un quadro più completo di quale fosse il movimento del suolo, afferma Doug Given , capo del programma di allerta sismica presso la United States Geological Society, che non era coinvolto in questo progetto.

Yehuda Bock , geodeta di ricerca e responsabile del progetto presso SIO, spiega che la combinazione di dati GPS e accelerometro è particolarmente adatta per stimare rapidamente la magnitudo e altre caratteristiche dei terremoti con magnitudo compresa tra 7 e 9, che sono difficili da differenziare rapidamente utilizzando i soli metodi sismici tradizionali. Inoltre, afferma Bock, gli accelerometri rilevano le onde primarie o P, che possono essere utilizzate per prevedere l'arrivo delle onde secondarie o S che segnano l'inizio di scosse violente e dannose durante un terremoto. Queste informazioni potrebbero essere integrate in un sistema di allerta precoce.

Anche solo pochi secondi di preavviso prima di un terremoto potrebbero fornire abbastanza tempo per spegnere gli ascensori negli edifici o impedire ai chirurghi di effettuare un taglio fatale, sebbene Given of the USGS noti che i sistemi di allarme sismico sono ancora un'area di ricerca aperta. Given dice che il suo team, che lavora con centinaia di sismometri in tutta la California, è attualmente impegnato a capire le posizioni corrette delle stazioni e gli algoritmi per caratterizzare i terremoti e ottenere rapidamente informazioni.

Finora, afferma Bock, 17 stazioni nel sud della California sono state dotate di sensori sismologici e meteorologici, ma spera di aggiungere altre stazioni lungo la costa occidentale nei prossimi mesi.

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