Trzęsienia Ziemi mają to do siebie, że ich przewidywanie zazwyczaj następuje… zbyt późno. Niemniej jednak, badacze ustalili, że już dobrze rozwinięta technologia GPS może pomóc w dokładniejszym wskazywaniu miejsc przyszłych potężnych trzęsień ziemi, chociaż ustalenie ich terminu pozostaje dużym wyzwaniem. Naukowcy wykorzystują pomiary satelitarne do identyfikacji zablokowanych fragmentów uskoku, w których gromadzą się ogromne pokłady energii.
Axel Periollat i Gareth Funning z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Riverside skupili się na strefach subdukcji, gdzie jedna płyta tektoniczna przesuwa się pod drugą. Powstałe w ten sposób tarcie może zablokować fragmenty ich styku, podczas gdy otaczające skały wciąż poddawane są odkształceniom. Nagły ruch uwalnia zgromadzoną energię, co prowadzi do destrukcyjnych wstrząsów i fal sejsmicznych. Stworzona przez badaczy metoda ma na celu ustalenie, które fragmenty granicy uskoku są zablokowane.
GPS mierzy, jak odkształca się skorupa ziemska
W codziennym użyciu GPS interesuje nas przede wszystkim lokalizacja pojazdów, natomiast w geodezji kluczowe znaczenie mają zmiany położenia tych samych punktów pomiarowych. Odbiorniki GPS zainstalowane na powierzchni ziemi rejestrują sygnały przesyłane z satelitów, co pozwala na śledzenie ruchu skorupy Ziemi przez wiele lat. Geofizycy prowadzą obserwacje deformacji skorupy już od dziesięcioleci, korzystając zarówno z ciągłej pracy stacji, jak i z okresowych pomiarów w tych samych miejscach.
Nowością jest jednak sposób, w jaki badacze wyciągają informacje o blokadach uskoku z zebranych pomiarów. Podzielili związany z tym model na niewielkie elementy i zastosowali algorytm oceniający różne konfiguracje fragmentów zablokowanych i niezablokowanych, uwzględniając wpływ blokady jednego fragmentu na ruch sąsiednich. Dalsze konfiguracje były oceniane według zgodności obliczonego ruchu powierzchni z obserwacjami. W ten sposób powstała mapa prawdopodobieństwa wystąpienia zablokowania, jednak nie oznacza to przewidywania konkretnego terminu trzęsienia Ziemi. Niestety, to wciąż pozostaje dla nas zagadką.
Sprawdzian na trzęsieniu ziemi o magnitudzie 8,8
Sprawdzianem dla nowej metody była Kamczatka, gdzie w lipcu 2025 roku miało miejsce trzęsienie o magnitudzie 8,8. Autorzy skorzystali z wcześniejszych pomiarów ruchu gruntu, w tym z okresowych obserwacji z lat 2001–2003, a uzyskaną mapę porównali z rekonstrukcjami poślizgu podczas wstrząsów. Główny obszar wysokiego prawdopodobieństwa blokady pokrywał się ze strefą, gdzie doszło do rozerwania uskoku, chociaż wychodził poza nią, a zgodność stwierdzono również dla dużego trzęsienia z 1952 roku. Test polegał na porównaniu modelu ze zdarzeniem, które już miało miejsce. Niemniej jednak, to jeszcze nie jest pełen dowód na skuteczność systemu ostrzegawczego dla mieszkańców przed nadchodzącym trzęsieniem.
Kamczatka stanowi także cenną lekcję, dlaczego sama lokalizacja nie wystarcza do oceny wszystkich skutków katastrofy. Wstrząs z 1952 roku wywołał znacznie silniejsze tsunami niż zdarzenie z 2025 roku i niektóre skutki wciąż są nieprzewidywalne. Analiza zapisów tsunami wskazuje, że największy poślizg podczas trzęsienia w 1952 roku miał miejsce na mniejszej głębokości niż podczas późniejszego wstrząsu. Różnice w ruchu płyt w pobliżu rowu oceanicznego wyjaśniają odmienne rozmiary fal, jednak opracowany algorytm nie określa, jak zachowa się najpłytsza część uskoku przy przyszłym wstrząsie: prognozowanie tsunami pozostaje więc poza zasięgiem tej metody. Niestety.
Luka w pomiarach jest prozaiczna. Wszystko przez… wodę
Stacje lądowe pozwalają na obserwację skutków procesów zachodzących pod wodą, jednak nie dostarczają równie dokładnego obrazu całej granicy płyt tektonicznych. Szczególnie trudne są dla nas płytkie fragmenty podmorskich uskoku. Sygnały radiowe systemów nawigacyjnych nie docierają przez wodę do odbiorników na dnie, dlatego konieczna jest dodatkowa metoda pomiarów. W Japonii geodezja morska łączy GNSS z pomiarami akustycznymi: statek ustala swoją pozycję dzięki satelitom i mierzy dźwiękiem odległości do urządzeń znajdujących się na dnie. Powtarzanie takich obserwacji pozwala na śledzenie przemieszczeń, które byłyby niewidoczne z sieci lądowej.
Czytaj również: „Gdzie potelepało”? Czyli: Islandia, trzęsienia ziemi, wulkan i aplikacja
Zespół z Riverside już wdraża tę metodę w Japonii, Meksyku, Nowej Zelandii oraz północno-zachodniej części USA. Jej przyszłość określi skuteczność w prognozowaniu kolejnych zdarzeń w tych rejonach. Wcześniejsze zmapowanie blokad ma służyć przygotowaniom prowadzonym dużo wcześniej i ma współdziałać z systemami wczesnego ostrzegania. To z kolei stawia dodatkową presję na zarządców infrastruktury, właścicieli budynków, jednocześnie dając czas na to, aby przygotować się na najgorsze. A odpowiednie przygotowanie może znacząco wpłynąć na skutki katastrofy.