نحوه عملکرد انواع جدید سامانه به این صورت است: در هنگام وقوع زمین‌لرزه، از کانون آن چندین موج با سرعت‌های مختلف منتشر می‌شود. امواج سریع‌تر (امواج پی) با سرعتی حدود ۷ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. این امواج به طور کلی آسیب کمی می‌رساند. امواج مخرب (موج اس) با سرعتی حدود ۴ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند.[۳][۱]
بنابراین موج پی زودتر از موج اس قابل حس کردن است.[۳][۱] حسگری رخ دادن زمین‌لرزه را در نزدیکی مرکز آن حس می‌کند و از آنجایی که سرعت حرکت سریعترین امواج زمینی زلزله (امواج اولیه، یا امواج P) از سرعت حرکت امواج رادیویی کمتر است، هشدار مربوط به وقوع زمین‌لرزه را چندین ثانیه پیش از رسیدن امواج زلزله به محل اسکان مردم به آنها می‌رساند.[۴][۱]
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.[۵] 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.[۶] سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه در ایتالیا، رومانی و ترکیه در دست اقدام هستند.[۷] برخی کشورها، از جمله ایالات متحده آمریکا، هنوز در حال پژوهش بر روی سامانه هستند.[۱]
مطالعات ابتدایی بر روی سامانه هشدار در تهران انجام شده است. علیرغم خطرات زمین‌لرزه احتمالی، دولت ایران هنوز این سامانه را در تهران قرار نداده است. مطالعات میدانی در سال ۲۰۰۷ میلادی نشان می‌دهد که خانواده‌های تهرانی مایل هستند که ماهیانه به طور متوسط حدود ۳۸ دلار جهت ایجاد چنین سامانه‌ای هزینه کنند.[۸] 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 برآورد کردن قابلیت اعتماد این تخمین،[۲] توزیع حسگرهای زیادی در یک منطقه جغرافیایی گسترده[۱] و پخش سریع اطلاعات مربوط به زلزله به عموم مردم، مدیران، احزاب مدنی، سیاسی، رسانه‌ای و علمی.[۲]
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 آتش سوزی،[۲] خاموش کردن ماشین آلات سنگین و توقف آسانسورها،[۴] مسیریابی دوباره جریان برق، قطع عملیات فرودگاه‌ها، هشدار به اتاق‌های عمل بیمارستان‌ها، شروع استفاده از ژنراتورهای اضطراری و بستن خطوط نفت قابل انجام است.[۹] از طرف دیگر در مورد شهروندانی که درون ساختمان‌هایی هستند که غیراصولی ساخته شده این چند ثانیه ممکن است آنقدر مفید نباشد. در چنین حالاتی کاربرد اصلی سامانه حفاظت از سیستم‌های حساس و کاهش پیامدهای زمین‌لرزه می‌باشد.[۱۰]
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 ارایه نکرده‌است.[۴]
|
|
تاریخچه [ویرایش]
خاستگاه تاریخی [ویرایش]
برخورد امروزی انسان‌ها در مقابل بلایای طبیعی با برخورد آنها تا گذشته نه چندان دور از جهت نبود تلاش منظم و اصول‌مندی جهت مدیریت و کاهش خسارات بلایای طبیعی تفاوت می‌دارد. در گذشته بلایای طبیعی غیر قابل اجتناب فرض شده و با تمامی عواقبشان پذیرفته می‌شدند. بلایا حامل معانی‌ای از دنیای فراطبیعی در نظر گرفته می‌شد و برخی از فرهنگ‌ها آنها را نتیجه گناهانشان و خود را سزاوار این بلایا می‌دیدند.[۱۳] با پیشرفت ارتباطات مشخص شد که برخی از نقاط زمین بیشتر از نقاط دیگر دچار زمین‌لرزه می‌شوند و انتساب تمامی زمین‌لرزه‌ها به انجام گناه، قانع‌کننده به نظر نمی‌رسید. این موضوع باعث شد که توضیح‌های دیگری برای وقوع زمین‌لرزه نیز جستجو شود.[۱۴] امروزه تلاش منظم و اصول‌مندی جهت مدیریت بلایای طبیعی انجام می‌شود، که در گذشته انجام نمی‌شده‌است.[۱۳] در قرن بیستم مدیریت بحران بلایای طبیعی بصورت علمی و بعنوان مبحثی میان رشته‌ای مورد تحقیق قرار گرفته‌است. علیرغم پیشرفت‌ها در این رشته، هنوز تحلیل‌های قانع کننده و جامعی ارایه نکرده‌است و هنوز در مرحله توسعه بسر می‌برد.[۱۵]
«سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه» بخشی از تلاش‌های این رشته علمی جهت کاهش خسارات زمین‌لرزه می‌باشد. این روش در مراحل پیشرفته مقابله با بلایای طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد. متخصصین مدیریت بحران مدل تکاملی زیر را از نحوه برخورد انسان‌ها با بلایای طبیعی پیشنهاد کرده‌اند. بر اساس این مدل، اسکان اولیه انسان‌ها در مناطق پرخطر آهسته بوده و نرخ رشد شهری کم می‌باشد. مقابله‌ای با بلایای طبیعی وجود ندارد، یا حداقل است، و در صورت وقوع بلایای طبیعی معمولا به تدریج بازسازی و تعمیر انجام می‌شود. در این مرحله مقابله با خطرات معمولا در حد انتخاب محل مناسب برای اسکان می‌باشد. با گذشت زمان، صنعتی‌سازی، شهرنشینی و رشد اقتصادی افزایش می‌یابد. گسترش‌های بدون کنترل و محدودیت فعالیت انسان‌ها آنها را در معرض خطر بلایای طبیعی قرار می‌دهد. پاسخ اولیه به بلایای طبیعی در این مقطع این است که با پرداخت کمک مالی و وام‌ها خرابی‌ها مجدد بازسازی شوند، اما بر اساس مدل کلاسیک نحوه برخورد، معمولا بازسازی‌ها در این مرحله نیز بی احتیاط انجام می‌شود. بازسازی مجدد و گسترش شهری حتی ممکن است خطرات را بیش از گذشته افزایش دهد. این کار تا حد آستانه‌ای ادامه پیدا می‌کند.[۱۶]
این افراط باعث ایجاد واکنشی در جهت معکوس شده و توجه‌ها به ایمن سازی ساختارها معطوف می‌شود. اما از طرف دیگر رشد اقتصادی و شهری ادامه پیدا می‌کند و معمولا افراد بدنبال بهانه‌هایی هستند که از هزینه‌های بیشتر ایمن سازی فرار کنند، و تحلیل‌های اشتباهی از میزان مقاومت ساختارها ارایه می‌کنند. آب‌بندی که بر روی رودخانه میسیسیپی ساخته شده بود نمونه‌ای از این ساخت و سازها است. در این زمان اگر فجایع طبیعی خیلی بزرگ (که البته نادرتر هستند) اتفاق بیافتند، خسارات به مراتب بیشتر خواهند بود (که به عنوان مثال در مورد آب‌بند رودخانه میسیسیپی اتفاق افتاد). اولین پاسخی که به این اتفاقات داده می‌شود، بازسازی ساختارها به شکلی بهتر است. اما محافظت از ساختمان‌ها محدوده‌ای دارد. در مرحله بعد مخلوطی از روش‌هایی مانند نصب سامانه‌های هشدار، تخلیه مناطق خطرناک، قوانین و مقررات، مدیریت بحران، کمک مالی جهت تشویق کاهش خطر و غیره استفاده می‌شوند. مشکلاتی که در این زمان وجود دارد فرار افراد از قانون، عدم توجه به قوانین مربوط به چگونگی ساخت و ساز، نبود بودجه مالی جهت پیاده‌سازی تصمیمات دولت، و فراهم نکردن پاسخ موثر به خطرات است.[۱۶]
سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه از چند دهه آخر قرن بیستم به بعد به مهمترین ابزار کاهش شدت فاجعه تبدیل شده‌است. به دلیل افزایش جمعیت و تراکم صنعتی در مناطق آسیب پذیر، نرخ مرگ و میر و زیان‌های اقتصادی ناشی از بلایای طبیعی افزایشی نمایی یافته‌است. اما از طرف دیگر پیشرفت زیادی در زمینه روش‌های مقابله با این مرگ و میر حاصل نشده‌است. اگرچه پیش بینی زلزله هنوز ممکن نیست، سامانه‌های هشدار زمین‌لرزه تنها تکنولوژی فعلی است که اجازه می‌دهد تا سریعاً شروع زمین‌لرزه‌های خطرناک را شناسایی کرد. این موضوع باعث رشد این سامانه‌ها شده‌است. [۲] عدم وجود یک سامانه هشدار زودهنگام کارامد عامل اصلی مرگ بیش از ۲۲۰ هزار نفر در زلزله-سونامی فاجعه بار سال ۲۰۰۴ میلادی در اقیانوس هند بود.[۱۱] در حالی که وقوع زمین‌لرزه توسط یک سامانه هشدار به موقع کشف شده بود، زیر ساخت‌های لازم برای اطلاع‌رسانی فوری به مردم ساحلی وجود نداشت.[۱۲]
ابداع مفهوم سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه [ویرایش]
در حالی که در سال ۱۳۲ میلادی چانگ هنگ اولین زلزله‌نگار را ساخته بود،[۱۷] اما مفهوم سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه توسط دکتر کوپر [پانویس ۱] در بولتن روزانه شب سان فرانسیسکو[پانویس ۲] در ۳ نوامبر سال ۱۸۶۸ معرفی شد. دکتر کوپر مفهوم سامانه هشدار را اینگونه توضیح داد: «وسیله بسیار ساده مکانیکی را می‌توان در نقاط مختلف در ۱۰ - ۱۰۰ مایلی سان فرانسیسکو قرار داد که زلزله به اندازه کافی قوی آن را تخریب کند و این تخریب باعث ایجاد یک جریان الکتریکی شود و تقریباً بلافاصله زنگ خطری را به صدا در آورد... این زنگ باید بسیار بزرگ با صدایی عجیب و غریب بوده، و همگان آن را به عنوان زنگ زلزله بشناسند. البته این زنگ نباید توسط چیزهای دیگر به صدا در بیاید. این زنگ باید خودکار بوده و به اپراتورهای تلگراف وابسته نباشد.» در آن زمان امکان پیاده‌سازی عملی سامانه پیشنهادی توسط دکتر کوپر وجود نداشت.[۵] بیش از ۱۰۰ سال بعد، هیتون در سال ۱۹۸۵ شبکه کامپیوتری هشدار زمین‌لرزه‌ای را برای جنوب کالیفرنیا پیشنهاد کرد، اما این سامانه نیز در آن زمان پیاده‌سازی نشد.[۶]
اولین سامانه آشکارساز زلزله [ویرایش]
در پی ساخت اولین لرزه‌سنج حرکت قوی در ژاپن، اولین سامانه آشکارساز زمین‌لرزه در نیمه دوم دهه ۱۹۵۰ برای سیستم راه آهن این کشور پیاده‌سازی شد. زلزله ۷.۵ ریشتری نیگاتا باعث گسترش مناظره‌ها برای ساخت سیستم هشدار دهنده زلزله برای قطارهای در دست ساخت شینکانسن شد. با این حال زلزله ۶.۱ ماه آوریل سال ۱۹۶۵ و خسارات وارد به زیربناهای قطارهای شینکانسن بود که باعث تصمیم راه آهن ملی ژاپن به ساخت یک سیستم هشدار زلزله جدید شد. این سیستم هشدار زلزله با استفاده از لرزه‌سنج‌های معمولی زنگ خطر را به صدا در می‌آوردند و ثبت شکل موج می‌کردند ساخته شد. این لرزه‌سنج‌ها در امتداد خط شینکانسن هر ۲۰ - ۲۵ کیلومتر نصب شده و در صورتی که شتاب افقی حرکت زمین بیش از ۴۰ گالیله (سانتی متر بر مربع ثانیه) بود هشدار صادر می‌کرد. لرزش‌های کمتر از سطح آستانه ۴۰ گالیله به حساب زمین‌لرزه‌های کوچک و یا عبور قطار گذشته شده و گزارش نمی‌شد.[۵]
پیاده‌سازی عملی ایده کوپر [ویرایش]
در سال ۱۹۷۲ میلادی، محققان در ژاپن از طرح «سامانه زنگ خطر زلزله قوی ۱۰ ثانیه قبل» را پیشنهاد کردند که به تاره دکتر کوپر در سال ۱۸۶۸ شباهت داشت. با این حال کسی آن را تا این زمان عملی نکرده بود. محققان در سال ۱۹۸۲ موفق شدند اولین سامانه مبتنی بر «روش شناسایی جبهه» (بخش بعد را ببینید) را در قطارهای شینکانسن پیاده‌سازی کنند. این اولین نمونه پیاده‌سازی ایده دکتر کوپر بود. به دنبال آن در سال ۱۹۹۱ مکزیک نیز سامانه‌ای شبیه به این را پیاده‌سازی کرد.[۵]
تولد «سامانه تشخیص فوری زلزله و هشدار» [ویرایش]
اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه در جهان که از مفهوم امواج پی استفاده می‌کند سامانه تشخیص فوری زلزله و هشدار[پانویس ۳] می‌باشد که به صورت عملی در ژاپن مورد استفاده قرار گرفته‌است. نمونه آزمایشی این دستگاه در سال ۱۹۸۴ شروع به اندازه گیری امواج پی کرد. از سال ۱۹۸۸ نمونه‌های صنعتی آن در تونل سیکان و از سال ۱۹۹۰ در ۱۴ ایستگاه قطارهای شینکانسن مورد استفاده قرار گرفت.[۵]
«سامانه تشخیص فوری و هشدار» قادر بودند که سه ثانیه پس از دریافت امواج پی زنگ خطر را به صدا در بیاورند و اولین سامانه کنترل خودکار قطار محسوب می‌شدند. از آنجایی که «سامانه تشخیص فوری و هشدار» قادر به پردازش گام به گام شکل موج‌ها بدون ذخیره سازی آنها بودند، و میزان پردازش چه زمانی که زلزله اتفاق بیافتد و چه نیفتد به یک میزان می‌بود، در هنگام وقوع زلزله سامانه به علت بار اضافه دچار نقص فنی نمی‌شد.[۵]
زلزله کوبه [ویرایش]
پس از زلزله با بزرگای گشتاوری ۶.۸ کوبه سال ۱۹۹۵ میلادی که خسارات شدیدی به گسترده و شدید صدمه به پل‌ها و سازه‌های دیگر وارد کرد، باعث پیاده‌سازی سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه در ایستگاه‌های قطار بیشتری شد. در مصاحبه با قربانیان، آنها گفتند که چند ثانیه قبل از آمدن زلزله احساس کردند که دارد اتفاقی می‌افتد ولی نمی‌توانستند درک کنند چه اتفاقی می‌افتد و اضطراب و ترس آنها را در بر گرفته بود. اما پس از اینکه فهمیدند زلزله‌است از آن حالت دلهره رهایی پیدا کردند. محققان به این نتیجه رسیدند که جهت مقابله با این احساس ترس میان مردم، هشدار مربوط به زلزله باید زودتر از سه ثانیه پس از رسیدن موج پی به مردم داده شود. با ادامه تحقیقات محققان ژاپنی موفق شدند دستگاهی بسازند که یک ثانیه پس از دریافت موج پی، زنگ خطر را به صدا در می‌آورد. به سامانه جدید «سامانه تشخیص فوری و هشدار فشرده»[پانویس ۴] گفته می‌شود.[۵]
اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه برای عموم مردم [ویرایش]
اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه برای عموم مردم در سال ۱۹۹۵ در مکزیکو سیتی پیاده‌سازی شد. ا
عید نوروز