Tækni

Ný tækni getur bjargað milljónum frá jarðskjálftum

Í febrúar 2023 týndu um 60.000 manns lífi í jarðskjálftum í Tyrklandi og Sýrlandi. Svo illa þarf ekki að fara næst. Vísindamenn geta sent út viðvörun með dálitlum fyrirvara og verkfræðingar geta hannað byggingar til að standast skjálfta.

BIRT: 09/04/2024

Indlandshaf 26. desember 2004: 227.898 látnir. Haítí 12. janúar 2010: 160.000 látnir. Tyrkland og Sýrland 6. febrúar 2023: 59.259 látnir.

 

Á okkar dögum kosta jarðskjálftar fleiri mannslíf en allar aðrar náttúruhamfarir til samans. Að meðaltali farast um 37.500 manns á ári vegna jarðskjálfta og meira en sex milljónir slasast, missa heimili sín eða þurfa að flytjast á brott um lengri tíma.

 

Ástæður hins mikla fjölda látinna eru fyrst og fremst alltof veikburða byggingar og skortur á fyrirvara. Nýjasta tækni getur bætt talsvert úr hvoru tveggja.

 

Vísindamenn eru nú einmitt að þróa eldsnögg aðvörunarkerfi fyrir farsíma, ódýrari tæki til jarðskjálftavöktunar og síðast en ekki síst bættar byggingaraðferðir sem gera jafnvel háhýsi þolin gagnvart hörðum jarðskjálftum.

 

Spenna milli skorpufleka

Jarðskjálftar verða þar sem jarðskorpuflekar núast hver upp að öðrum.

 

Jarðskorpan er samsett úr átta stórum og sjö smærri flekum sem fljóta ofan á möttlinum ekki ósvipað og ísjakar á hafi. Ísland er á mörkum fleka sem togast sundur en sums staðar þrýsta jarðskorpuflekar hvor á móti öðrum og þar verða mun harkalegri skjálftar.

 

Í báðum tilvikum safnast upp spenna milli flekanna. Spennulosunin sem verður þegar flekarnir hnikast til veldur skjálftum.

Jarðskjálftinn reið yfir í Tyrklandi og Sýrlandi án aðvörunar. Skjálftinn var 7,7 á MMS-skala og varð 59.259 manns að bana.

Vísindamenn eru teknir að notast við svonefndan MMS-skala (Moment Magnitude Scale) í stað hins gamalkunna Richterskala og þykir endurspegla betur þá orku sem losnar.

 

Báðir skalarnir eru þó lógaritmískir og ná báðir upp í 10. Á MMS-skalanum er skjálfti upp á 6 tífalt öflugri en 5-skjálfti og 7-skjálfti er hundraðfalt öflugri.

 

Jarðskjálftar eru nú þær náttúruhamfarir sem kosta flest mannslíf. Yfirvöldum ríkja hefur farið fram varðandi sumt það sem áður kostaði mörg mannslíf, svo sem þurrka eða flóð. Á hinn bóginn býr æ fleira fólk í þéttbýli og iðulega í stórum steinbyggingum sem ekki standast jarðskjálfta.

Jarðskjálftar eru hinn nýi ógnvaldur

Fyrir fimmtíu árum voru flóð og þurrkar þær náttúruhamfarir sem kostuðu flest mannslíf, en á síðustu áratugum hafa jarðskjálftar skotist upp í efsta sætið. Á hverju ári látast að meðaltali u.þ.b. 37.500 manns vegna jarðskjálfta, sem er rúmlega helmingur allra dauðsfalla af völdum náttúruhamfara.

Á síðustu áratugum hafa vísindamenn kortlagt nákvæmlega hvar misgengi milli skorpufleka eru staðsett. Það er því ekki lengur stærsta spurningin hvar jarðskjálftar muni verða, heldur hvenær.

 

Menn vita að skjálftar munu verða á tilteknum stöðum en það er ámóta erfitt að ákvarða tímasetninguna fyrirfram og segja nákvæmlega hvenær ósoðið spaghettí brotnar þegar maður sveigir það.

 

Ný tækni verður þó til nokkurrar hjálpar, þar eð gervihnettir mæla nú hæðarbreytingar yfirborðs yfir tíma. GPS-mælingar beggja vegna misgengis sýna líka nákvæmlega jafnvel allra smæstu tilfæringar flekanna.

 

Tölfræði getur líka komið að nokkru haldi. Sums staðar verða skjálftar við misgengi á nálægt 80 ára fresti. Á grundvelli slíkra gagna má nú t.d. fullyrða með 98% vissu að stór jarðskjálfti ríði yfir Tókýó fyrir árið 2050.

 

En hvorki gervihnettir né tölfræði duga til að gefa út raunhæfar viðvaranir.

 

Ljóshraðinn til bjargar

Nútímatækni gerir þó kleift að vara við jarðskjálfta með kannski einnar mínútu fyrirvara. Í Japan er tæknin t.d. notuð til að hægja á eða stöðva háhraðalestir til að koma í veg fyrir að þær fari út af sporinu og hvetja fólk til að leita skjóls.

98% líkur eru á hörðum jarðskjálfta í Tókýó fyrir árið 2050.

Þessi mínútuviðvörun byggist á víðtæku neti skynjara. Jarðskjálftamælar greina hreyfingar jarðskorpunnar og með því að tengja þá aðvörunarbúnaði með farsíma- eða ljósleiðaraneti nýta menn sér þá staðreynd að upplýsingarnar fara hraðar en jarðskjálftabylgjur.

 

Í Japan stafar mesta jarðskjálftahættan frá gríðarmiklu misgengi á hafsbotni austan við eyjarnar, þar sem Kyrrahafsflekinn sígur niður í möttulinn.

 

Japanir hafa lagt langa kapla út frá ströndum og komið jarðskjálftamælum fyrir rétt undir hafsbotninum.

 

Þegar jarðskjálfti verður í misgenginu senda mælarnir boð á um 270.000 km hraða á sekúndu. Aðvörunin berst til Tókýó á fáeinum millísekúndum.

 

Hraði skjálftabylgnanna er um 5 km á sekúndu og allt eftir því hvar á misgenginu upptökin eru, getur það tekið bylgjurnar nokkrar mínútur að ná alla leið til Tókýó. Og séu þær mínútur notaðar rétt, er hægt að bjarga mannslífum.

Viðvörun fer fram úr jarðskjálftabylgjum

Ljóshraðinn er ómetanlegur bandamaður í baráttunni við jarðskjálfta því ef jarðskjálftamælir er í grennd við upptökin getur aðvörun borist í milljónir snjallsíma mínútum áður en skjálftinn ríður yfir.

1. Sprungur í jarðskorpunni

Jarðskjálftar verða þegar hreyfing kemst á jarðskorpufleka á flekamótum. Skjálftabylgjur berast þá til allra átta. P-bylgjurnar ná allt að 5 km hraða á sekúndu.

2. Sendingar fram úr skjálftabylgjunum

Þegar P-bylgja skellur á jarðskjálftamæli, sendir hann mælinguna um ljósleiðara eða farsímanet til gagnamiðstöðvar. Sendihraðinn er um 270.000 km á sekúndu sem er skammt undir ljóshraða og margfaldur á við hraða skjálftabylgjunnar.

3. Viðvörun berst í snjallsímana

Miðstöðin safnar jafnharðan gögnum frá mörgum jarðskjálftamælum og greinir þau. Sé jarðskjálfti á ferð er aðvörun send til yfirvalda og jarðskjálftaapps í snjallsímum meira en mínútu áður en skjálftinn ríður yfir

En þar eð hver kapall og meðfylgjandi skjálftamælir getur kostað um einn og hálfan milljarð, er augljóst að fátæk ríki hafa ekki efni á að tryggja sig á sama hátt og Japanir hafa gert.

 

En vísindamenn telja ódýrari lausn í augsýn.

 

Kapallinn skynjar sjálfur

Hugmyndin er sú að sleppa sjálfum jarðskjálftamælunum en nota ljósleiðarakapalinn sjálfan sem skynjara. Það er talið gerlegt einmitt með þessari sérstöku og hraðvirku gerð kapla.

 

Í ljósleiðarakapli hefur grannur glerþráður komið í stað gamla koparsins og um glerþráðinn berst ljós á stuttum bylgjulengdum, t.d. útfjólublátt ljós.

 

Mótstaða er afar lítil í ljósleiðara og því berst nær allt ljós á leiðarenda. Örlítið ljós lendir þó í frávikum og speglast til baka að hinum endanum. Magnið ræðst af því hvernig kapallinn sveigist upp, niður eða fyrir horn.

 

Vísindamenn nýttu sér þetta í fyrsta sinn til að greina jarðskjálfta með ljósleiðara neðansjávar árið 2018. Þegar jörð skelfur, skekst kapallinn og það hefur áhrif á magn endurspeglaðs ljóss.

Hvar er mest hætta á flóðbylgjum og er gerlegt að vara fólk við nógu tímanlega nálægt ströndinni?

10 km langur ljósleiðarakapall getur þannig virkað sem tíu þúsund jarðskjálftamælar.

 

Tæknin þykir lofa svo góðu að á vegum vísindaverkefnisins FOCUS er nú verið að reyna hana á svæði við Sikiley. Jafnframt hyggjast vísindamenn þróa nýja gerð ljósleiðarakapla sem bæði geti virkað sem hefðbundinn gagnaflutningskapall, t.d. milli Evrópu og Afríku og náð að greina jafnvel smæstu skjálfta.

 

Áður en hægt verður að nýta svo skamman fyrirvara sem gæfist með þessu móti, er nauðsynlegt að tryggja fólki staði til að leita sér skjóls nánast samstundis.

 

Farsímar bjarga

Áður en jarðskjálfti nær alla leið til Tókýó fá allir íbúar farsímaboð frá yfirvöldum, þar sem fólk verður hvatt til að leita skjóls. Og það er gerlegt innanhúss þar eð nánast allar stærri byggingar í japönsku höfuðborginni eru þannig úr garði gerðar að þær eiga að fá staðist stóra skjálfta.

 

Grundvallarhugmyndin er sú að byggingin hafi sveigigetu til að fylgja skjálftanum í stað þess að hrynja. Undir byggingum eru t.d. gríðarstórir demparar sem drekka í sig orku skjálftans.

Ný háhýsi þola jarðskjálfta

Allar nýjar byggingar má nú gera þannig úr garði að þær þoli öfluga skjálfta án þess að fólk týni lífi. Skýjakljúfar eru erfiðasta úrlausnarefni verkfræðinga en þeir hafa leyst verkefnið með pendúlum, hlerum og risavöxnum dempurum.

1. Pendúll dregur úr sveiflum

Í skýjakljúf aukast áhrif skjálftans þegar misræmi verður milli efsta og neðsta hlutans. Þungur pendúll, festur efst í byggingunni, vinnur á móti sveiflunum. Pendúllinn í 212 metra háhýsinu Shinjuku Mitsui í Tókýó vegur t.d. 1.800 tonn.

2. Hlerar vernda fótgangandi

Hætta steðjar ekki aðeins að fólki inni í byggingum, heldur líka þeim sem eru fyrir utan. Oft brotna fjölmargar rúður og gleri rignir yfir götuna. Við þessu má sjá með gluggahlerum sem lokast sjálfvirkt í upphafi jarðskjálfta.

3. Húsið byggt á dempurum

Ein mest notaða jarðskjálftavörnin felst í því að byggja húsin ofan á kröftuga dempara í grunninum. Þeir eru gjarnan úr fjölmörgum gúmmí- og stállögum og ná að halda byggingunni kyrri þótt jörðin skjálfi.

Ný háhýsi þola jarðskjálfta

Allar nýjar byggingar má nú gera þannig úr garði að þær þoli öfluga skjálfta án þess að fólk týni lífi. Skýjakljúfar eru erfiðasta úrlausnarefni verkfræðinga en þeir hafa leyst verkefnið með pendúlum, hlerum og risavöxnum dempurum.

1. Pendúll dregur úr sveiflum

Í skýjakljúf aukast áhrif skjálftans þegar misræmi verður milli efsta og neðsta hlutans. Þungur pendúll, festur efst í byggingunni, vinnur á móti sveiflunum. Pendúllinn í 212 metra háhýsinu Shinjuku Mitsui í Tókýó vegur t.d. 1.800 tonn.

2. Hlerar vernda fótgangandi

Hætta steðjar ekki aðeins að fólki inni í byggingum, heldur líka þeim sem eru fyrir utan. Oft brotna fjölmargar rúður og gleri rignir yfir götuna. Við þessu má sjá með gluggahlerum sem lokast sjálfvirkt í upphafi jarðskjálfta.

3. Húsið byggt á dempurum

Ein mest notaða jarðskjálftavörnin felst í því að byggja húsin ofan á kröftuga dempara í grunninum. Þeir eru gjarnan úr fjölmörgum gúmmí- og stállögum og ná að halda byggingunni kyrri þótt jörðin skjálfi.

Víða annars staðar á hnettinum, þar á meðal í Tyrklandi, verður mest mannfall af völdum stórra bygginga sem einfaldlega hrynja saman yfir íbúana og grafa þá ýmist dauða eða lifandi.

 

Á slíkum stöðum getur það jafngilt dauðadómi að vera innanhúss þegar jarðskjálfti ríður yfir.

 

Ein af ástæðum þess hve margir fórust í febrúar 2023 var einmitt sú að skjálftinn varð að nóttu til, þegar íbúarnir lágu sofandi í rúmum sínum.

 

Jafnframt hrundu margar nýlegar byggingar sem hefðu átt að standast jarðskjálfta af þessum styrk. Það leiddi til þess að meira en 100 byggingarverktakar voru handteknir dagana eftir skjálftann.

 

Ámóta ógn vofir líka yfir stærstu borg Tyrklands, Istanbúl, þar sem stór skjálfti er talinn yfirvofandi. Árið 2021 lýsti Ekrem Imamoglu borgarstjóri því yfir að þriðjungur allra húsa í borginni muni ekki standast yfirvofandi skjálfta.

 

Það er hins vegar óyfirstíganlegt verkefni að rífa svo mikið af húsum og byggja í staðinn skjálftaþolnar byggingar. Þess í stað hyggjast tyrkneskir vísindamenn koma á fót viðvörunarkerfi gegnum farsímanetið og vonast til að þannig náist að koma fólki út á göturnar í tæka tíð.

 

Rannsóknir sýna að snjallsímanotendur bregðast hratt við aðvörunum sem birtast í símanum. Í Bandaríkjunum hefur þetta fætt af sér viðvörunarkerfið Shake-Alert sem er byggt upp á sama hátt og samsvarandi kerfi í Japan.

Auk þess að vara við jarðskjálftum getur MyShake appið einnig greint skjálfta þökk sé eiginleikum farsímans. Notendurnir breytast þannig í lifandi jarðskjálftamæla.

Shake-Alert sendir aðvörun til yfirvalda og jafnframt er appið MyShake notað til að taka við fjölboðum af þeirri gerð sem allir nýrri símar eru færir um að taka við.

 

Með ljósleiðara og fjölboðum í farsíma hefur verið lagður grunnur að viðvörunarkerfum um allan heim. Þetta gæti leitt til þess að jarðskjálftar færist aftur neðar á listanum yfir mannskæðustu náttúruhamfarir.

HÖFUNDUR: NIELS HALFDAN HANSEN

© Shutterstock,© Ourworldindata.org,© Lotte Fredslund & Shutterstock,© Yichuan Cao/NurPhoto SRL/Imageselect

Heilsa

Líkamleg snerting er mikilvæg milli föðurs og ungabarns

Maðurinn

Vísindamenn vara við langvarandi notkun á snuði

Maðurinn

Vísindamenn vara við langvarandi notkun á snuði

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Lifandi Saga

Ísraelski vígamaðurinn: Vill lifa í friði með Palestínumönnum

Jörðin

99 stórborgir eru að sökkva

Maðurinn

Munnvatnið er fullt af eitri

Maðurinn

Gæludýr koma í veg fyrir offitu og ofnæmi meðal barna

NÝJASTA NÝTT

Jörðin

Jörðin eftir manninn

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

Lifandi Saga

Hvað átti sér stað við Wounded Knee árið 1973?

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Jörðin

Jörðin eftir manninn

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

Lifandi Saga

Hvað átti sér stað við Wounded Knee árið 1973?

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

Jörðin

Af hverju er ís svona háll?

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

Náttúran

Risaeðlubeinagrind seld fyrir meira en sex milljarða króna á uppboði.

Fáðu aðgang að vÍSINDI.IS

Ókeypis í 2 vikur!

 

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

 

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Heilsa

Er mikið um kyrrsetu hjá þér í vinnunni? Þá getur kaffi lengt líf þitt samkvæmt stórri rannsókn.

Heilsa

Er mikið um kyrrsetu hjá þér í vinnunni? Þá getur kaffi lengt líf þitt samkvæmt stórri rannsókn.

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

Heilsa

Lækning gegn útbreiddum meltingartruflunum finnst í flestum eldhúsum.

Náttúran

Jörðin eftir manninn: Svona munu leifar siðmenningar okkar hverfa

Heilsa

Læknar hafa grætt heilt auga í mann

Maðurinn

Nú geta vísindamenn ráðskast með drauma okkar

Tækni

140.000 veirutegundir hafa fundist í þarmaflórunni

Vinsælast

1

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

2

Maðurinn

Er veganmatur óhollur börnum?

3

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

4

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

5

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

6

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

1

Maðurinn

Bakteríur leysa vind í munni okkar

2

Maðurinn

Myndir af einangruðum ættflokki sýna mannlegan harmleik, samkvæmt verndarsamtökum

3

Maðurinn

Geta matvörur varið húðina gegn útfjólubláum geislum sólar?

4

Spurningar og svör

Hvað á eiginlega að gera við kjarnorkuverið í Tjernobyl?

5

Náttúran

Krabbar hafa farið sömu ferðina 17 sinnum

6

Lifandi Saga

Hvað átti sér stað við Wounded Knee árið 1973?

Alheimurinn

Tvíburi Vetrarbrautarinnar finnst í útjaðri alheimsins

Lifandi Saga

Hvers vegna klæddust fangar röndóttum búningum í gamla daga?

Lifandi Saga

Af hverju er rússneskur bær í Noregi?

Jörðin

Leiða loftslagsbreytingar til fleiri jarðskjálfta?

Maðurinn

Er hollt að gefa blóð?

Tækni

Vandamál sem gat orðið aðkallandi

Maðurinn

Efnaskiptin eru stöðug frá 20 til 60 ára aldurs

Maðurinn

Er siðblindingi á vinnustaðnum þínum?

Maðurinn

Úmamí – fimmta frumbragðtegundin

Maðurinn

Eru fingraför óhjákvæmilega ólík?

Maðurinn

Frestar þú leiðinlegum verkefnum? Samkvæmt vísindamönnum er það slæm hugmynd

Læknisfræði

Hversu gamalt er Viagra?

Jörðin eftir manninn

Hvað verður um jörðina þegar við verðum horfin? Að sögn vísindamanna munu úlfaflokkar dreifast hratt á meðan borgirnar hrynja og sökkva. Hins vegar munu síðustu ummerki mannkyns standa til enda alheimsins.

Jörðin

ÁSKRIFT AÐ VÍSINDI.IS

Prófaðu í 14 daga ókeypis!

  • Fullur aðgangur að vefnum okkar með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Lifandi vísindi/Lifandi saga í rafrænni útgáfu á vefnum,
  • Aðeins 1.690 krónur á mánuði.
  • Engin skuldbinding – Þú getur hætt hvenær sem er.

ÁSKRIFT AÐ TÍMARITINU

Þrjú tölublöð + gjöf: Skemmtilegur sjónauki
  • Þrjú næstu tölublöð Lifandi vísinda/Lifandi sögu – sent heim til þín – eins færðu lítinn og vandaðan sjónauka að gjöf.
  • Fullur aðgangur að vefnum okkar – visindi.is – með tæplega 3000 skemmtilegum og spennandi greinum um allt milli himins og jarðar á sviði vísinda og sögu.
  • Spennandi greinar og flottar myndir sem svala forvitni þinni.
  • Þú getur hætt eftir tilboðið en ef þú heldur áfram skuldbindur þú þig aðeins þrjú tölublöð í einu og þú getur sagt upp hvenær sem sem og klárar þá tímabilið sem er hafið.
  • Venjuleg áskrift – þrjú tölublöð – kostar aðeins 7.590 kr

Sjónauki og þriggja blaða áskrift – Alls 3.800 kr.

Lifandi vísindi

Lyf

Lifandi saga

Search

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Innskráning

Ertu áskrifandi að tímaritinu?

Áskrifendur að tímaritinu geta fengið frían aðgang að vefnum hér.

Viltu lesa greinina?

Fáðu aðgang að visindi.is

Ókeypis í 2 vikur!

Eftir það kostar eingöngu 1.390 kr. á mánuði og enginn uppsagnarfrestur.

Innifalið er aðgangur að öllum greinum á vefnum ásamt rafræna útgáfu af nýjustu tölublöðunum.

  • Fullur aðgangur að visindi.is
  • Frábærar myndir og myndbönd
  • Aðgengilegt í öllum snjalltækjum
  • Fullur aðgangur að gríðarlegu magni eldri greina
  • Nýjustu tölublöðin í rafrænu formi

Núverandi áskrifendur að tímaritinu fá að sjálfsögðu ókeypis aðgang að vefnum og þurfa bara að virkja aðgang sinn hér.

Ef þú ert þegar áskrifandi að visindi.is