Table of Contents
مقدمة: سباق الموجات السيزمية
إن الزلازل هي من أكثر الظواهر الطبيعية تدميراً على كوكب الأرض، وهي قادرة على إذكاء المدن، وإحداث تسونامي، وتسبب في فقدان واسع للحياة في ثوان، وخلافاً للأعاصير أو الانفجارات البركانية، فإن الزلازل لا تُحدث إلا القليل من التحذيرات، مما جعلها تُعتبر مميتة بشكل خاص، غير أن الثورة التكنولوجية قد ظهرت في العقود الأخيرة في شكل نظم للإنذار المبكر بالزلزال الأرضي.
العلم خلف الأرض
(ب) أن يكون التحذير من حدوث زلزال، وأن يكون التحذير من وجوده في المناطق التي تصيبها موجات من الأشعة السيزمية، وأن يكون هذا التنبيه أكثر خطورة، وأن يكون أكثر من ذلك هو: [الإنذار من خلال الموجات الثانية].
التنفيذ العالمي لنظم EEW
إن الإنذار المبكر بالزلزال ليس تكنولوجيا واحدة تناسب الجميع، فقد وضعت البلدان نظما فريدة مصممة خصيصا لبيئاتها التكتونية المحددة، وكثافة السكان، والهياكل الأساسية، والموارد الاقتصادية، وتوجد أكثر النظم تقدما وأكثرها انتشارا في اليابان والمكسيك والولايات المتحدة، ولكن العديد من الدول الأخرى تقوم بنشاط بتطوير أو نشر شبكاتها الخاصة، والهدف الأساسي هو تحقيق هدف عالمي: الحد من أثر الزلازل عن طريق توفير إنذار عملي.
اليابان: أولوية وطنية
وقد تكون اليابان هي أكثر الدول التي تم إعدادها في الأرض، وجسد نظام EEW هذا الالتزام، الذي تعمله الوكالة اليابانية للأرصاد الجوية، وهو نظام من أكثر العمليات شمولا في العالم، حيث أن أكثر من 000 4 محطة سيزمية و 200 1 جهاز استنفار في جميع أنحاء الأرخبيل، يمكن أن يكتشف نظام " بي - وايف " في غضون ثوان من بدء زلزال.
المكسيك: سلطة الإنذار العام
نظام الإنذار بالهزائن المكسيكي هو مثال آخر على العالم لكن تصميمه مختلف بشكل ملحوظ عن اليابان لأن مدينة المكسيك تقع بعيداً عن منطقة التخدير حيث الزلازل الرئيسية التي نشأت على طول ساحل المحيط الهادئ، يمكن أن يوفر نظام إنذاراً أطول من 60 ثانية أو أكثر.
الولايات المتحدة: تنبيه
وفي الولايات المتحدة، كان نظام " شاكي أليرت " الذي وضعته وتشغله الدراسة الاستقصائية الجيولوجية للولايات المتحدة بالشراكة مع الجامعات ووكالات الولايات، يغطي كاليفورنيا وأوريغون وواشنطن، ويستخدم نظام شاكيهلت بيانات من أكثر من 000 1 محطة سيزمية في جميع أنحاء الساحل الغربي، وخلافا للنظم التي تقوم بها الحكومة والمركزية في اليابان والمكسيك، فإن نظام " شاكيلارت " مصمم لتقديم تنبيهات مباشرة إلى الجمهور من خلال نظام الطوارئ غير المتناهية.
نظم ملحوظة أخرى حول العالم
Beyond these leaders, many other countries are making significant progress. China has deployed a vast network of sensors, particularly in the seismically active Sichuan and Yunnan provinces, and is working toward a nationwide EEW capacity.
كيف يعمل نظام الإنذار المبكر
وفي حين يختلف التنفيذ المحدد، فإن جميع نظم EEW تتقاسم هيكلاً مشتركاً: شبكة كثيفة من أجهزة الاستشعار، ومركز التجهيز المركزي، وشبكة لنشر الإنذارات، ويجب أن تعمل السلسلة بأكملها في ثوان، وفي كثير من الأحيان في ظروف صعبة.
اكتشاف موجة الزلازل
خط المواجهة لأي نظام EEW هو شبكة الاستشعار أكثر أجهزة الاستشعار أهمية هي جهاز استنشاق ]
تجهيز البيانات ونشر الإنذار
وفي حالة تأكيد النظام للزلزال الكبير، يجب أن يصدر إنذاراً فورياً تقريباً، ويحسب مركز المعالجة فترات الوصول المتوقعة للموجات S-waves في مواقع مختلفة، ويرسم خرائط للمناطق التي ستتعرض للهز على عتبة معينة، ثم يتم توجيه الإنذارات عبر قنوات متعددة في وقت واحد، وفي اليابان، تنبه شبكة ساتلية متخصصة () شبكة ساتلية للإنذار المبكر.
التحديات والحدود
وعلى الرغم من قيمة نظم EEW التي ثبتت جدواها، فإن أحد أهم القيود الأساسية هو منطقة المحيط ] القريبة من المركز، لأن شبكة الموجات البيرفلورية والموجات S-wave قد تولد في نفس النقطة، حيث لا تتلقى المناطق القريبة من مصدر الزلزال إنذاراً - تصل الموجات S-waves قبل أن يتمكن النظام من تجهيز وإصدار إنذار.
وهناك تحد رئيسي آخر هو تنبيهات وإخفاق أحداث ، ومن الأمثلة الموثقة جيداً زلزال توهوكو لعام 2011 الذي قلل فيه نظام اليابان في البداية من حجمه بسبب الطبيعة المعقدة لثورة المنطقة الفرعية، وتجنباً للإنذارات الزائفة، تُعادل النظم بعتبات إنذار لا محالة تفوت بعض الأحداث.
ويشكل ضعف البنية التحتية ] شاغلاً آخر، إذ يمكن أن تتضرر أجهزة الاستشعار ووصلات الاتصال ومراكز التجهيز نفسها أو تفقد السلطة أثناء زلزال كبير، وتصمم نظم الإنذار البيئي باستخدام إمدادات زائدة من الطاقة وقنوات اتصال احتياطية، ولكن التدمير الواسع النطاق يمكن أن يعطل العمليات.() ولا يضاهي عامل الإنسان العامل الذي لا يتسم بالفعالية.
وأخيراً، هناك تحدٍ يتمثل في التنسيق عبر الحدود ]، ولا تحترم الزلازل الحدود الوطنية، ويمكن أن يهز زلزال كبير في منطقة فرعية قبالة ساحل بلد ما أمة مجاورة بقوة، ويلزم التعاون الإقليمي الفعال لتبادل البيانات السيزمية في الوقت الحقيقي وإصدار إنذارات عبر الحدود، وهو موضوع تجري فيه مناقشات دبلوماسية وتقنية جارية في أوروبا وآسيا الوسطى وجنوب شرق آسيا.
الدور الحاسم في التعليم العام وبروتوكولات الاستجابة
ولا ينقذ السايزمومتر والبرمجيات وحدها الأرواح، ولا يكون نظام EEW فعالاً إلا بقدر ما يؤدي إليه الرد العام والمؤسسي، ولهذا السبب تستثمر البلدان التي استثمرت بشدة في EEW أيضاً في حملات تثقيفية عامة واسعة النطاق، وفي اليابان، يمارس الأطفال في المدارس التدريب على الزلازل من رياض الأطفال، ويشترك في التدريب الوطني السنوي الملايين من الناس، ويدرب الجمهور على التعرف على التنبيه إلى وقف الأثاث على الأثاث.
ولكي تحقق EEW إمكاناتها الكاملة، يجب أن تكون الاستجابة تلقائية أو شديدة التقلب، حيث يمكن أن يصبح التكامل مع الهياكل الأساسية ) الذكية ] تحولاً، وترتبط النظم الحديثة على نحو متزايد بنظم مراقبة المباني التي يمكن أن تغلق تلقائياً صمامات الغاز، وتفتح أبواب النيران، وتوقف المصاعد في أقرب طابق، وتغلق أجهزة التدريب.
وفي المكسيك، استجاب الجمهور بشكل إيجابي للتنبيهات الموجهة ضد المكبرات، رغم أن الإنذارات الدورية المزورة أثناء الخنادق الصغيرة أدت إلى بعض الرضا، وتقوم حكومة المدينة بإجراء اختبارات منتظمة وتبث إعلانات الخدمة العامة للحفاظ على الوعي، وفي الولايات المتحدة، لا يزال نظام شاك ألارت الجديد نسبيا يبني الوعي العام، حيث تقوم سلطات الدولة بتعزيز تطبيق نظام مي شاك وتشجيع الناس على ممارسة إجراءات الحماية الشخصية عند تلقيهم إنذارا.
الاتجاهات والابتكارات في المستقبل
ويتقدم مجال الإنذار المبكر بالزلازل بسرعة، مدفوعاً بالابتكارات في مجال تكنولوجيا الاستشعار والتعلم الآلي والاتصالات السلكية واللاسلكية، ومن أكثر التطورات واعدة استخدام نظام الرصد المتعدد الأطراف المنخفض التكلفة (النظم الكيميائية - الميكانيكية - كاليفورنيا) للأجهزة الميكانيكية التي توجد في الهواتف الذكية والأجهزة التي تستخدمها الجامعة التي تحوّل إلى بيانات مستمدة من آلاف أو ملايين
(أ) إن التعلم المتنقل والاستخبارات الاصطناعية يُحدثان ثورة في سرعة ودقة اكتشاف الزلازل، ويمكن تدريب نماذج التعلم العميق على مجموعات البيانات من الزلازل التاريخية للاعتراف بالتوقيعات الخفية للموجات البيرفلورية في البيانات المزعجة وتقدير حجمها أسرع من المقاييس التقليدية، ويمكن لهذه النماذج أيضاً التنبؤ بكثافة الأرض في البحث المكاني الأكبر.
وثمة حدود أخرى هي [(FLT:0)] الكشف عن الأشعة المقطعية [(FLT:1])]، وبينما لا يكون ذلك سريعاً بما يكفي للإنذار في الوقت الحقيقي، فإن عمليات الرصد الساتلية للتشوهات الأرضية باستخدام جهاز الأشعة الاصطناعية (الرادار الاصطناعية المتقطعة) يمكن أن تساعد على تحديد المناطق التي يبني فيها الإجهاد، وتُبلغ تقييمات المخاطر الطويلة الأجل.() ويمكن أيضاً استخدام الصور الساتلية البصرية والحروفية للكشف عن الأضرار
إن الاستشعار الكهف واكتشاف الموجات الجاذبية هما احتمالان مضاربتان ولكنهما مثيران للدهشة، لأن الاضطرابات الجاذبية تسافر بسرعة الضوء، يمكن لجهاز استشعار الموجات الجاذبية أن يكتشف نظريا إعادة التوزيع الجماعي للزلزال قبل وصول موجات الزلزال، ولكن هذه التكنولوجيا لا تزال في عالم البحوث الأساسية.
وأخيراً، فإن إدخال تحسينات على الهياكل الأساسية للاتصالات ] سيستمر في الحد من الحماسة، وسيتيح بدء تشغيل شبكات من طراز 5G، مع ارتفاع معدلي الترددات العالية، نقل البيانات من أجهزة الاستشعار إلى مراكز التجهيز ومن مراكز التجهيز إلى المستعملين النهائيين، حيث يجري تحليل أولي آخر مباشرة للآلات.
الخلاصة: تكنولوجيا إنقاذ الحياة في إطار التحسين المستمر
إن نظم الإنذار المبكر بالزلزال هي أحد أهم الإنجازات التكنولوجية في مجال الحد من مخاطر الكوارث في القرن الماضي، وهي لا تجعل الزلازل أقل تواترا أو أقل قوة، ولكنها تغير بشكل كبير معادلة بقاء الإنسان وحماية الهياكل الأساسية، ومن خلال تحويل المبدأ المادي لاختلاف سرعة الموجات إلى إنذار عملي، تحذر نظم EEW الناس والآلات من الثواني الحاسمة اللازمة للعمل.
ومع ذلك، فإن العمل لم يكتمل بعد، فالمنطقة الخالية، وخطر التنبيهات الكاذبة، والحاجة إلى استمرار المشاركة العامة، تظل تحديات مستمرة، حيث أن تكاليف أجهزة الاستشعار تنخفض، والنضوج الاصطناعي، وشبكات الاتصالات العالمية تصبح أسرع وأكثر موثوقية، فإن الجيل القادم من نظم EEW سيوفر إنذارات سابقة وأكثر دقة وأكثر شخصية.() ويتوسع التعاون الدولي مع مبادرات مثل [FLT:] Global Earthquake Model (GE1]
وبالنسبة للأفراد الذين يعيشون في المناطق المعرضة للزلازل، فإن الرسالة واضحة: فهم نظم الإنذار في مجتمعكم، ووضع خطة، واتخاذ إجراءات وقائية، ويمكن للتكنولوجيا أن توفر التنبيه، ولكن التأهب البشري يحدد في نهاية المطاف النتيجة، ويمثل EEW أداة قوية، ولكنه جزء واحد فقط من استراتيجية شاملة لمرونة الزلازل تشمل مدونات قوية للبناء، وإعادة التقويم السيزمي، والتخطيط لاستخدام الأراضي، والتثقيف المجتمعي.