Μια ερευνητική ομάδα αποτελούμενη από σεισμολόγους και στατιστικολόγους του Πανεπιστημίου Northwestern υποστηρίζει ότι ανάπτυξε μια νέα μέθοδο ή καλύτερα ένα νέο μοντέλο που υπολογίζει την πιθανότητα για το πότε και πού μπορεί να κάνει την εμφάνιση της μια μεγάλη σεισμική δόνηση. Η μελέτη με τίτλο “A More Realistic Earthquake Probability Model Using Long-Term Fault Memory,” δημοσιεύεται στο περιοδικό Bulletin of the Seismological Society of America. Τα σημερινά στατιστικά μοντέλα πρόβλεψης βασίζονται στη μελέτη του μέσου χρόνου μεταξύ προηγούμενων μετρήσεων ενώ το νέο μοντέλο λαμβάνει υπόψη τα ακριβή στοιχεία χρονικής εμφάνισης των σεισμών και των χαρακτηριστικών που αυτοί έχουν κάθε φορά.
Η είδηση αυτή σε συνδυασμό με τον πρόσφατο καταστροφικό σεισμό σε Τουρκία-Συρία, αναθερμαίνει τον προβληματισμό για το αν τελικά είναι η δυνατή η πρόβλεψη ενός σεισμού.
Ο καθηγητής Φυσικών Καταστροφών, Κωνσταντίνος Συνολάκης, πριν από μερικές ημέρες ισχυρίστηκε ότι μπορεί να γίνει μεγάλος σεισμός στο ελληνικό τόξο της τάξης των 8-8,5 Ρίχτερ. Σύμφωνα με την συλλογιστική του αφού κάθε 600 με 800 χρόνια γίνονται τέτοιοι σεισμοί και ο τελευταίος σεισμός τέτοιου μεγέθους έγινε το 1403, πλέον βρισκόμαστε στο “παράθυρο” του αιώνα για έναν παρόμοιο σεισμό.
Βέβαια εκείνο που έχει πολύ μεγαλύτερο ενδιαφέρον δεν είναι μια τέτοια μακροχρόνια στατιστική πρόβλεψη, αλλά μια συγκεκριμένη βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη του επίκεντρου και του μεγέθους ενός σεισμού.
Η επιστημονική μέτρηση των σεισμών και οι προσπάθειες πρόβλεψής τους
Την 1η Νοεμβρίου του 1755 έγινε ένας ισχυρότατος καταστρεπτικός σεισμός στη Λισσαβώνα, ο οποίος έγινε αισθητός μέχρι τη Βενετία. Επακολούθησαν τσουνάμι και πυρκαγιές που άφησαν πίσω τους μια βιβλική καταστροφή.
Ο Βολταίρος δημοσίευσε το «Ποίημα για την καταστροφή της Λισσαβώνας» διατυπώνοντας τον προβληματισμό του για τη μοίρα και για την ύπαρξη του κακού. Πράγματι, αν το κακό υπάρχει, η Θεία Πρόνοια δεν μπορεί να υπάρχει. Και, τότε, ποιος ο λόγος να πιστεύουμε στον Θεό;
Ο Καντ που ήταν τότε τριάντα ενός ετών συγκλονισμένος και αυτός από την ένταση του φυσικού γεγονότος, προσπάθησε να το μελετήσει και να το ερμηνεύσει αποκλειστικά ως τέτοιο, αφήνοντας κατά μέρος τις ιστορίες δυστυχισμνένων ανθρώπων και τις αναφορές κατεστραμμένων πόλεων. Δημιούργησε ένα κατάλογο φαινομένων τα οποία παρατηρήθηκαν στο έδαφος και την ατμόσφαιρα τόσο πριν όσο και μετά τον μεγάλο σεισμό σε ολόκληρη την Ευρώπη. Ήταν η πρώτη απόπειρα να μελετηθεί ένας σεισμός με επιστημονικό τρόπο, μετά τις θεωρίες που είχαν διατυπώσει στην αρχαιότητα σημαντικοί έλληνες φιλόσοφοι, από τον Θαλή έως τον Αριστοτέλη.
Η επιστήμη της σεισμολογίας γεννήθηκε όταν ο ιρλανδός πολιτικός μηχανικός Robert Mallet, πραγματοποίησε μια μελέτη για τον μεγάλο σεισμό της Νάπολης το 1857. Ανέπτυξε μια μεθοδολογία η οποία στηριζόταν στη μελέτη των ερειπίων που άφηνε πίσω τoυ ένας σεισμός. Από μια τέτοια μελέτη μπορούσαν να προκύψουν συμπεράσματα για τη διεύθυνση διάδοσης του σεισμού, τη σχετική ισχύ και το επίκεντρό του. Η μεταβλητή με την οποία μπορούσε να ποσοτικοποιηθεί ένας σεισμός ήταν η ένταση, η οποία σχετιζόταν με τις επιπτώσεις που είχε μια δόνηση στη σεισμόπληκτη περιοχή.
Την σκυτάλη πήρε ο Άγγλος John Milne που δίδασκε Γεωλογία στο Βασιλικό Κολλέγιο του Τόκυο, μετά από έναν μέτριο σεισμό που έπληξε την χώρα το 1880, αποφάσισε να ασχοληθεί με τη μελέτη των σεισμών. Όταν επιχείρησε να εφαρμόσει την μέθοδο του Mallet διαπίστωσε ότι αυτό ήταν αδύνατον, αφού τα ξύλινα ιαπωνικά κτίρια συμπεριφέρονταν με εντελώς διαφορετικό τρόπο από τα πέτρινα ευρωπαϊκά. Αυτή ακριβώς η δυσκολία τον οδήγησε στην κατασκευή ενός σεισμογράφου, σε συνεργασία με τους συναδέλφους του, James Alfred Ewing και Thomas Lomar Gray, ο οποίος αποτέλεσε τον πυρήνα της σεισμολογίας.
Το 1921 ιδρύθηκε το περίφημο Σεισμολογικό Εργαστήριο, γνωστό ως Seismo Lab, στο Caltech. Πρώτος διευθυντής ήταν ο Harry Wood, ο οποίος επινόησε μαζί με τον συνεργάτη του, John Anderson, το γνωστό σεισμογράφο Wood-Anderson. Πριν αποσυσρθεί ο Wood είχε προλάβει να ενθαρρύνει τον νεαρό τότε σεισμολόγο Charles F. Richter να ασχοληθεί με τον καθορισμό ενός μηχανικού ισοδύναμου της έντασης. Προϊόν αυτής της εργασίας ήταν η γνωστή μας κλίμακα Ρίχτερ. Με την κλίμακα αυτή οι επιστήμονες κατάφεραν να βρουν ένα εργαλείο για την «αληθινή» μέτρηση ενός σεισμού, αφήνοντας εκτός τους ψυχολογικούς και άλλους μη αντικειμενικούς παράγοντες στους οποίους στηρίζονταν οι κλίμακες έντασης (για παράδειγμα ο βαθμός 7 στην κλίμακα Forel αντιστοιχούσε σε γενικευμένο πανικό). Τώρα πια ο καθορισμός ενός σεισμού απαιτούσε δυο παραμέτρους, ίδιες για όλους τους επιστήμονες οπουδήποτε στον κόσμο: μια τιμή στην κλίμακα Ρίχτερ για το μέγεθος και τον προσδιορισμό του επίκεντρου.
Aν και κάποιοι επιμένουν ακόμα και σήμερα να θεωρούν ό,τι όχι μόνον η σεισμολογία, αλλά και η γεωλογία …. δεν είναι πραγματικές επιστήμες:
… ο επιστημονικός χαρακτήρας της σεισμολογίας απαιτεί από αυτήν, πέρα από την εκ των υστέρων μελέτη και θεωρητική ερμηνεία των σεισμών, να περιλαμβάνει και την έρευνα σχετικά με την βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη αυτών – αγνοώντας την δήλωση του ίδιου του Richter πριν από έναν περίπου αιώνα, ότι «Μόνο τρελλοί και τσαρλατάνοι προσπαθούν να προβλέψουν σεισμούς».
Πρόδρομα φαινόμενα σεισμού
Το 1962 σοβιετικοί επιστήμονες υποστήριξαν για πρώτη φορά σε διεθνές ακροατήριο ότι είχαν αναγνωρίσει ένα πολύ ελπιδοφόρο πρόδρομο φαινόμενο σεισμού. Πρόδρομα φαινόμενα ονομάζονται τα φυσικά φαινόμενα που κάνουν την εμφάνισή τους πριν από έναν σεισμό και στα οποία μπορεί να στηριχθεί η πρόβλεψη. Το φαινόμενο που ανέφεραν οι σοβιετικοί ήταν η μεταβολή του λόγου των ταχυτήτων vP/vS, των διάμηκων πρωτογενών σεισμικών κυμάτων P προς τα εγκάρσια δευτερογενή εγκάρσια S.
Η ερμηνεία της μεταβολής του λόγου των ταχυτήτων vP/vS από τον Christopher Scholtz ήταν ότι η ταχύτητα που έχουν τα διαμήκη κύματα Ρ σε ξηρό πέτρωμα μεταβάλλεται αν στο πέτρωμα εισέλθει μέσω ρωγμών νερό που βρίσκεται στο υπέδαφος, άρα και η τιμή του λόγου vP/vS. Ο Scholtz πρότεινε ότι στη θεωρία πρόβλεψης να συμπεριληφθούν κι άλλα πρόδρομα φαινόμενα, όπως τη μεταβολή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του εδάφους, η ευκολότερη διαφυγή στην επιφάνεια του αερίου ραδιενεργού ραδονίου και η μικρή ανύψωση της στάθμης του εδάφους λόγω της διαστολής των βράχων.
Η αισιοδοξία που επικρατούσε στα μέσα της δεκαετίας του 1970 στην επιστημονική κοινότητα αναφορικά με την επιτυχή πρόβλεψη σεισμών έφτασε στο αποκορύφωμά της όταν στις αρχές του 1975 έφτασε στη Δύση η είδηση ότι οι κινέζοι είχαν προβλέψει επιτυχημένα έναν πραγματικά μεγάλο και καταστροφικό σεισμό. Στις 4 Φεβρουαρίου 1975 σεισμός μεγέθους 7,3 χτύπησε τη βιομηχανική πόλη Χαϊτσενγκ, προκαλώντας σημαντικές ζημιές σε κτίρια, αλλά μόνο μικρές απώλειες σε ανθρώπινες ζωές. Επιστήμονες που μελέτησαν τα αρχεία περίπου 30 χρόνια μετά κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πράγματι υπήρξε πρόβλεψη βασισμένη σε πρόδρομα φαινόμενα, όπως η αύξηση της συχνότητας των μικροσεισμών και παρατηρήσεις της συμπεριφοράς ζώων, και πιο συγκεκριμένα φιδιών και άλλων ερπετών που ξύπναγαν από την χειμερία νάρκη τους ανεβαίνοντας στην επιφάνεια του εδάφους.
Όμως στις 28 Ιουλίου 1976 ο σεισμός 7,6 ρίχτερ που έπληξε χωρίς καμία απολύτως προειδοποίηση την πόλη Τανγκσάν της Κίνας, έφερε την απογοήτευση σε όσους επένδυαν στην πρόβλεψη των σεισμών. Την ίδια εποχή έγιναν μελέτες που υποστήριζαν ότι και ο λόγος των ταχυτήτων vP/vS δεν μπορεί τελικά να χρησιμοποιηθεί ως πρόδρομο φαινόμενο.
Έτσι απομακρυνόταν το όνειρο του Milne, εφευρέτη του πρώτου σεισμογράφου, ότι το όργανο που κατασκεύασε θα μετατρεπόταν τελικά σε μια προβλεπτική μηχανή.
Η μέθοδος ΒΑΝ
Όμως στις αρχές της δεκαετίας του 1980 εμφανίστηκε η πρώτη και η πιο σημαντική μέθοδος βραχυπρόθεσμης πρόβλεψης σεισμών, η οποία έγινε αντικείμενο συντονισμένης απόπειρας αξιολόγησης από την επιστημονική κοινότητα, προκαλώντας μεγάλες έριδες μεταξύ των επιστημόνων.
Πρόκειται για την ελληνική μέθοδο ΒΑΝ, η οποία επικεντρώνεται στην ανίχνευση ενός πρόδρομου φαινομένου, των ηλεκτρικών σημάτων που εκπέμπονται από την περιοχή γένεσης ενός σεισμού. Τα σήματα αυτά που έχουν συγκεκριμένες ιδιότητες ονομάζονται σεισμικά ηλεκτρικά σήματα (SES: Seismic Electric Signals).
Η μέθοδος BAN πήρε το όνομά της από τα αρχικά των επιθέτων των εμπενυστών της: του Παναγιώτη Βαρώτσου, του Καίσαρα Αλεξόπουλου και του Κωνσταντίνου Νομικού.
Oι Βαρώτσος και Αλεξόπουλος προέρχονταν από την φυσική στερεάς κατάστασης, και κατά τη δεκαετία του 1970 είχαν εργαστεί στο πεδίο της θερμοδυναμικής των πλεγματικών ανωμαλιών. Μια βασική ιδέα που προέκυψε από την έρευνα αυτή ήταν ότι όταν η πίεση σε ένα στερεό σταδιακά αυξάνεται φτάνοντας μία κρίσιμη τιμή, τα υπάρχοντα ηλεκτρικά δίπολα (οφειλόμενα σε πλεγματικές ανωμαλίες) αποκτούν τον ίδιο προσανατολισμό, κάτι που οδηγεί στην εκπομπή ηλεκτρικού σήματος πριν την θραύση.
Η ερευνητική προσπάθεια της ομάδας ΒΑΝ χωρίζεται σε τρία στάδια συν ένα, το στάδιο μηδέν.
●Τo στάδιο μηδέν αποτελεί το υπόβαθρο της μεθόδου ΒΑΝ και καλύπτει τη δεκαετία από το 1970 μέχρι το 1980, όταν οι Βαρώτσος και Αλεξόπουλος εργάστηκαν στη θερμοδυναμική των πλεγματικών ανωμαλιών καταλήγοντας σε συμπεράσματα που αποτέλεσαν την αρχική έμπνευση για τη δημιουργία της μεθόδου ΒΑΝ.
Όσον αφορά την έρευνα ΒΑΝ αυτή καθ΄εαυτή χωρίζεται σε τρια στάδια:
● Την πρώτη δεκαετία από το 1981 έως το 1990, που περιλάμβανε τα πειράματα επιβεβαίωσης της ύπαρξης των ηλεκτρικών σημάτων τύπου SES.
● Την δεύτερη δεκαετία, από το 1990 έως το 2000 περίπου, όπου οι προσπάθειες των μελών της ομάδας ΒΑΝ είχαν πιο θεωρητική κατεύθυνση καθώς εστιάστηκαν στην κατανόηση των φυσικών ιδιοτήτων των σημάτων, ώστε να απαντηθούν ορισμένα πολύ σημαντικά ερωτήματα. Για παράδειγμα, πως γίνεται τα SES να διαδίδονται σε τόσο μεγάλες αποστάσεις όσο αυτές που μεσολαβούν από την εστία ενός σεισμού έως την επιφάνεια της Γης και να έχουν αρκετή ενέργεια ώστε να είναι δυνατή η ανίχνευσή τους, ή γιατί τα SES ανιχνεύονται σε ορισμένα μόνο σημεία που ονομάζονται «ευαίσθητα» και όχι σε άλλα; Τότε εισήχθησαν οι έννοιες της επιλεκτικότητας και της ευαισθησίας που έχουν κομβική σημασία για την εκτίμηση του επίκεντρου του σεισμού.
● Στο τρίτο στάδιο που ξεκινά από το 2001, η ομάδα ΒΑΝ εργάστηκε για την επίτευξη μεγαλύτερης ακρίβειας όσον αφορά την παράμετρο χρόνος σε μια πρόβλεψη. Η προσπάθεια της πιο ακριβούς πρόβλεψης του χρόνου βασίστηκε σε μια ιδέα που εσήγαγαν τα μέλη της ομάδας ΒΑΝ, αυτής του φυσικού χρόνου, που συμβολίζεται με το γράμμα χ, σε αντιδιαστολή με το γράμμα t με το οποίο παριστάνεται διεθνώς ο χρόνος. Η ανάλυση του φυσικού χρόνου χρησιμοποιήθηκε από τον καθηγητή Βαρώτσο και στην ανάλυση καρδιογραφημάτων για να προβλεφθεί ο αιφνίδιος καρδιακός θάνατος.
Αν και από το 2000 και μετά η ένταση της περίπλοκης διαμάχης για το αν το ΒΑΝ πραγματοποιεί επιτυχείς προβλέψεις σεισμών ή όχι, σχεδόν εξαφανίστηκε, οι ερευνητές της ομάδας ΒΑΝ συνεχίζουν τις προσπάθειες βελτίωσης της μεθόδου τους. Οι τόνοι έπεσαν αφού οι αντιμαχόμενες πλευρές ακολουθούν παράλληλους δρόμους. Σχετικά με την αντιπαράθεση για την πρόβλεψη των σεισμών στην Ελλάδα, μπορείτε να διαβάστε πολύ περισσότερες λεπτομέρειες στην διδακτορική διατριβή του Κατσαλούλη Ηρακλή (2016, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών (ΕΚΠΑ)), Η πρόβλεψη σεισμών ως αντικείμενο επιστημονικής διαμάχης: πειραματική πρακτική, κρατική πολιτική και επιστήμη στη δημόσια σφαίρα ή στο βιβλίο του Ηρακλή Κατσαλούλη «Η πρόβλεψη των σεισμών στην Ελλάδα», εκδόσεις ΡΟΠΗ, το οποίο χρησιμοποιήθηκε και ως πηγή στην παρούσα ανάρτηση.
Μήπως είναι εγγενώς αδύνατη η πρόβλεψη σεισμών;
Διαβάζοντας κανείς περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τις διάφορες μεθόδους και τους ισχυρισμούς πρόβλεψης σεισμών στο παρελθόν (π.χ. εδώ: https://en.wikipedia.org/wiki/Earthquake_prediction) ίσως καταλήξει στο συμπέρασμα πως η βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη των σεισμών μπορεί τελικά να είναι εγγενώς αδύνατη. Άλλωστε υπάρχουν και ερευνητές που υποστηρίζουν το ίδιο με επιστημονικά επιχειρήματα λόγω της τεράστιας πολυπλοκότητας της ανάλυσης του συνόλου του φλοιού της Γης. Και το ισχυρότερο αποδεικτικό στοιχείο αυτής της άποψης είναι προφανώς το γεγονός ότι δεν έχει επιτευχθεί ακόμα μια ακριβής μέθοδος πρόβλεψης των σεισμών.
Σε σύγκριση με τις μετεωρολογικές προβλέψεις που έχουν βελτιωθεί εξαιτίας της ισχύος των υπολογιστών, των μαθηματικών μοντέλων και την ανάπτυξη της τεχνολογίας drones και δορυφόρων, η εξέλιξη της πρόβλεψης των σεισμών είναι απογοητευτική.
Οι νέες τεχνολογίες και ειδικότερα η τεχνητή νοημοσύνη είναι βέβαιο πως θα βοηθήσουν σίγουρα στην πρόβλεψη των σεισμών. Για παράδειγμα έχουν αναπτυχθεί συστήματα έγκαιρης προειδοποίησης για σεισμούς, που χρησιμοποιούν σεισμογράφους που εντοπίζουν και αναλύουν τις δονήσεις και στέλνουν ειδοποιήσεις λίγα δευτερόλεπτα πριν χτυπήσει ο σεισμός. Τέτοιο σύστημα είναι το ShakeAlert, που στέλνει ειδοποιήσεις στο κινητό τηλέφωνο περίπου 20 δευτερόλεπτα έως ένα λεπτό πριν από έναν σεισμό.
Η ακριβής πρόβλεψη των σεισμών θα απαιτούσε αναλυτική χαρτογράφηση και ανάλυση του φλοιού της Γης, την επισήμανση κάθε σημείου πίεσης και τη συνεχή παρακολούθηση σημείων που μπορεί να είναι κοντά σε ρήξη. Χρησιμοποιώντας λογισμικό μηχανικής εκμάθησης, και τροφοδοτώντας το με τεράστιες ποσότητες δεδομένων σεισμολογικών μετρήσεων, κάθε είδους σημάτων πρόδρομων φαινόμενων, δεδομένα ραντάρ για τον τρόπο παραμόρφωσης της επιφάνειας της Γης κλπ,
θα ήταν δυνατή αν όχι η τελειοποίηση μιας ακριβούς βραχυπρόθεσμης πρόβλεψης σεισμών, τουλάχιστον η αποφυγή άσκοπων συναγερμών από λανθασμένες προβλέψεις που προκαλούν στον κόσμο σύγχυση και απογοήτευση.
physicsgg 
Σχολιάστε