Alka Tripathy-Lang

Nhóm Kỹ thuật Công nghệ Công ty TNHH ANTHI Việt Nam dịch và biên soạn.

Những nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng có khả năng xác định được cường độ của động đất trước khi nó xảy ra (90 giây đối với động đất có cường độ ở mức 9). Số liệu đo GNSS độ chính xác cao có khả năng giảm thời gian xác định trước được cường độ của mỗi trận động đất xuống dưới 10 giây – điều này giúp chúng ta mở rộng và tăng cường tính năng cho các hệ thống cảnh báo sớm động đất.

Chúng ta có thể xác định được cường độ của mỗi trận động đất sớm đến mức nào? Đó là câu hỏi luôn làm các nhà khoa học trăn trở. Nhà địa chấn học Diego Melga thuộc Trường Đại học Oregon và Gavin Hayes thuộc Cơ quan Đo đạc Địa chất Hoa Kỳ USGS (US Geological Survey) tại Goldenm Colorado đã tìm cách giải quyết câu hỏi trên thông qua việc Melgar viết đoạn mã mô phỏng động đất để kiểm tra độ chính xác của các hệ thống cảnh báo sớm động đất đã triển khai tại vùng Đông Bắc Thái Bình Dương.

Melgar cũng tìm đến Hayes, người phụ trách cơ sở dữ liệu của USGS trong đó bao gồm cả nguồn số liệu thời gian thể hiện việc năng lượng địa chấn được giải phóng và thay đổi theo thời gian như thế nào trong quá trình diễn tiến của một trận động đất.

Khi động đất diễn ra, tốc độ thay đổi cũng tăng dần, và nguồn số liệu thời gian cũng ghi nhận chính xác sự thay đổi này. Melgar và Hayes tập trung vào nghiên cứu gia tốc của năng lượng được giải phóng trong những trận động đất ở mức lớn (M>7) và rất lớn (M>9) nhờ đó đã tìm ra gia tốc của rung chấn bắt đầu từ khoảng giữa của giây thứ 2 và thứ 5 sau khi động đất bắt đầu.

Tháng 2/2016 USGS đã lần thứ hai thử nghiệm hệ thống cảnh báo sớm rung chấn động đất ShakeAlert Earthquake Early Warning tại California. Hình trên là nguyên lý hoạt động.

Tuy nhiên trong gần 250 trận động đất ở mức M>=7 họ đã nghiên cứu trong cơ sở dữ liệu đã chỉ ra rằng giữa khoảng thời gian từ giây thứ 10 đến giây thứ 15 sau khi động đất bắt đầu, những trận động đất có cường độ lớn hơn cũng có xu hướng diễn ra tương tự, và xu hướng này cũng tỷ lệ với cường độ cuối cùng của động đất, Hayes nói “Hay nói cách khác, gia tốc xác định được trong khoảng giây thứ 10 đến 15 cũng là cường độ cuối của mỗi trận động đất”.

Chuyển dịch theo chiều thẳng đứng gần với tâm nguồn của các trận động đất lớn có thể nằm giữa khoảng từ 3 đến 5 mét theo số liệu nhận được từ các máy thu GNSS độ chính xác cao. Phân tích số liệu GNSS từ các trạm gần nguồn tâm chấn của 12 trận động đất ở mức M>=7 đã chỉ ra rằng đối với 10 giây đầu tiên sau khi hệ thống cảnh báo ghi nhận được những chỉ dấu đầu tiên của một trận động đất, chúng không tạo ra được nhưng chuyển dịch để hệ thống có thể đo và ghi nhận được. Nhưng giữa giây thứ 10 đến 15, số lượng chuyển vị thẳng đứng bắt đầu xuất hiện và tăng theo từng nhóm cường độ địa chấn khác nhau. Từ giây thứ 20 đến 25, chuyển động theo chiều thẳng đứng hoàn toàn rõ ràng.

Những nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra tương đối rằng phải trải qua khoảng phân nửa thời gian kể từ khi động đất bắt đầu mới có thể xác định được chính xác các thông số. Việc giảm thời gian xác định được các dấu hiệu động đất xuống còn dưới 15 giây thực sự có giá trị đối với các hệ thống cảnh báo sớm động đất và những thuật toán xác định trước thảm hoạ sóng thần nơi mà thời gian thường được đếm từng giây một.

Các cảm biến số liệu GNSS được lắp đặt ở các khu vực gần bờ biển, nhưng hầu hết các trận động động đất lớn lại thường bắt đầu từ dưới đáy đại dương. Melgar và Hayes đã chỉ ra để phát huy hiệu quả của các hệ thống cảnh báo sớm động đất chúng ta cần phải lắp đặt thêm các cảm biến dưới đáy biển, họ cũng lưu ý rằng: “Chúng ta cần có hệ thống cáp sợi quang từ bờ dẫn xuống đáy đại dương, cuốn quanh bằng các cảm biến số liệu, sau đó chạy ngược lại bờ biển để hình thành hệ thống kín và hệ thống này không hề rẻ”, Melgar nói.

Việc chúng ta bổ sung thêm từ 10 đến 30 giây cho các hệ thống cảnh báo sớm tại các khu vực đô thị hoặc các lò phản ứng hạt nhân ở các mức địa chấn cao chắc chắn mang lại rất nhiều lợi ích. Tuy nhiên nếu như những dấu hiệu rung chấn đưa ra bị sai lệch mà chúng ta vẫn dùng chúng làm nguồn thông tin đầu vào cho các hệ thống cảnh báo sớm thì tỷ lệ cảnh báo sai hoặc báo nhầm động đất sẽ gia tăng, điều đó sẽ làm xói mòn lòng tin và giá trị của các hệ thống cảnh báo sớm đối với cộng đồng. Chính vì vậy Melgar và Hayes đều cho rằng những phát hiện mới của họ trong việc sử dụng số liệu GNSS cần được thử nghiệm kỹ càng và nhiều hơn nữa trong tương lai.

Mọi thông tin xin liên hệ với chúng tôi qua hòm thư: info@anthi.com.vn