سامانه هشدار زمین‌لرزه

نحوه عملکرد سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه.
سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه سامانه‌ای برای اطلاع‌رسانی سریع زمین‌لرزه‌های بزرگ قریب‌الوقوع است. این فناوری هم‌اینک تنها فناوری دارای قابلیت پیش‌بینی زمین‌لرزه در لحظاتی پیش از وقوع آن است. افزایش جمعیت و تراکم صنایع در مناطق آسیب‌پذیر از چند دهه آخر قرن بیستم به بعد، نرخ مرگ‌ومیر و زیان‌های اقتصادی ناشی از بلایای طبیعی را افزایشی نمایی داده و اهمیت سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه، به عنوان مهم‌ترین ابزار کاهش شدت فاجعه را بیشتر نموده‌است.
نحوه عملکرد انواع جدید سامانه به این صورت است: در هنگام وقوع زمین‌لرزه، از کانون آن چندین موج با سرعت‌های مختلف منتشر می‌شود (در هر زلزله‌ای، ۴ نوع اصلی از امواج ارتجاعی، قابل احساس بوده و قادر به ایجاد خسارت می‌باشند). امواج سریع‌تر (امواج پی) با سرعتی حدود ۷ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. این امواج به‌طور کلی آسیب کمی می‌رساند. امواج مخرب (موج اس) با سرعتی حدود ۴ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند.
البته سرعت دقیق و واقعی امواج اولیه (P) و ثانویه (S)، وابسته به تراکم زمین و جنس سنگ‌های موجود در منطقه انتشار است. به عنوان مثال: در بستر گرانیتی، امواج P با سرعت ۵/۵ کیلومتر در ثانیه و امواج S با سرعت ۳ کیلومتر در ثانیه منتشر می‌شوند. در حالیکه درون آب (فرضا آب اقیانوس‌ها)، سرعت انتشار امواج P = ۵/۱ کیلومتر در ثانیه و سرعت انتشار S = صفر است.
بنابراین (در اغلب زمین‌لرزه‌ها) موج پی زودتر از موج اس قابل حس کردن است. یک حسگر، رخ دادن زمین‌لرزه را در نزدیکی مرکز آن حس می‌کند و از آنجایی که سرعت حرکت سریعترین امواج حجمی زلزله (امواج اولیه، یا امواج P) از سرعت حرکت امواج رادیویی کمتر است، بنابر این، اختلاف زمانی بین رسیدن امواج P و S، و سرعت بالای امواج رادیویی نسبت به امواج زلزله، سبب می‌شود تا هشدار مربوط به وقوع حادثه را، چند ثانیه پیش از رسیدن امواج مخربتر (S)، به ساکنین و مسئولین محلی اطلاع داده شود.
مفهوم سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه توسط کوپر در سال ۱۸۶۸ معرفی شد اما در آن زمان امکان عملی پیاده‌سازی سامانه پیشنهادی وجود نداشت. اولین سامانه آشکارساز زمین‌لرزه در نیمه دوم دهه ۱۹۵۰ برای قطارهای شینکانسن در ژاپن پیاده‌سازی شد. با پیشرفت‌های بعدی سامانه‌هایی ساخت شد که از مفهوم امواج پی استفاده می‌کردند. زمین‌لرزه کوبه محرک تحقیقات بیشتری جهت بهبود سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه شد. اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه برای عموم مردم در سال ۱۹۹۵ در مکزیکو سیتی پیاده‌سازی شد. پس از آن سامانه‌های هشدار متعددی در نقاط گوناگون دنیا نصب شد. سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه در ایتالیا، رومانی و ترکیه در دست اقدام است. برخی کشورها، از جمله ایالات متحده آمریکا، هنوز در حال پژوهش بر روی سامانه‌ها و ارتقاء آن هستند.
پیرامون ایجاد سامانه هشدار زلزله در تهران، مطالعات ابتدایی انجام شده‌است. علی‌رغم خطرات زمین‌لرزه احتمالی، دولت ایران هنوز این سامانه را در تهران قرار نداده‌است. مطالعات میدانی در سال ۲۰۰۷ میلادی نشان می‌دهد که خانواده‌های تهرانی مایل هستند که ماهیانه به‌طور متوسط حدود ۳۸ دلار جهت ایجاد چنین سامانه‌ای هزینه کنند. چالش‌های متعددی در پیاده‌سازی این سامانه وجود دارد که چند نمونه مهم آن عبارتند از توسعه الگوریتم‌های بی‌درنگ برای تخمین سریع ویژگی‌های کانون زمین‌لرزه و تعیین قابلیت و میزان اعتماد به این تخمین، توزیع حسگرهای زیاد در یک منطقه جغرافیایی گسترده و پخش سریع اطلاعات مربوط به زلزله به عموم مردم، مدیران، احزاب مدنی، سیاسی، رسانه‌ای و علمی.
اگرچه سیستم‌های هشدار زلزله تنها چند ثانیه (چند ثانیه تا چند ده ثانیه بسته به فاصله از کانون زمین‌لرزه) قبل از وقوع زلزله زنگ خطر را به صدا در می‌آورند، اما در همان مدت کوتاه کارهایی نظیر قطع خطوط گاز برای جلوگیری از آتش‌سوزی، خاموش کردن ماشین آلات سنگین و توقف آسانسورها، مسیریابی دوباره جریان برق، قطع عملیات فرودگاه‌ها، هشدار به اتاق‌های عمل بیمارستان‌ها، شروع استفاده از ژنراتورهای اضطراری و بستن خطوط نفت قابل انجام است. از طرف دیگر، در مورد شهروندانی که درون ساختمان‌های غیر ایمن و غیر استاندارد هستند، این چند ثانیه ممکن است آنقدر مفید نباشد. در چنین حالاتی کاربرد اصلی سامانه حفاظت از سیستم‌های حساس و کاهش پیامدهای زمین‌لرزه می‌باشد.
البته ساخت و ایجاد «اتاق امن» در ساختمان‌های غیر استاندارد (بخصوص ساختمان‌های حداکثر ۲ یا ۳ طبقه) می‌تواند برای این دسته از شهروندان مفید باشد. این چند ثانیه مهلت، برای رفتن بداخل اتاق امن و بستن درب آن، کافی خواهد بود.
در گذشته تلاش‌هایی برای استفاده از حیوانات به عنوان «سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه» وجود داشته، اما مطالعات محققان آمریکایی، چینی و ژاپنی تا به امروز هنوز هیچ مدرک قانع‌کننده‌ای مبنی بر قابلیت حیوانات در پیش‌بینی زلزله ارائه نکرده‌است.