Uma década depois de começar a trabalhar em um sistema de alerta precoce de terremoto, cientistas e engenheiros estão ajustando um protótipo da Costa Oeste dos Estados Unidos que poderá ser de uso público limitado em 2018.

Em dois artigos publicados em 6 de dezembro em Cartas de pesquisa sismológica , pesquisadores descrevem os principais componentes e plataforma de teste para o protótipo do sistema ShakeAlert, agora sendo testado na Califórnia, Oregon e Washington.

O desenvolvimento do ShakeAlert mostrou que uma densa rede de estações sísmicas, transferência rápida de dados sísmicos para uma estação central de processamento e alerta, caminhos rápidos para distribuir informações de alerta aos usuários, e educação e treinamento sobre como usar os alertas são necessários para um sistema robusto de alerta precoce, disse Monica Kohler, um membro do corpo docente de pesquisa da Caltech no Departamento de Engenharia Mecânica e Civil.

Embora o ShakeAlert tenha sido desenvolvido para a Costa Oeste, um sistema semelhante poderia ser usado para o alerta precoce de terremotos em lugares como o Alasca, Havaí e até mesmo em lugares como Oklahoma, onde terremotos induzidos são a principal fonte de danos sísmicos. “Temos recebido perguntas do tipo 'podemos testar o seu sistema onde moramos?' ou 'podemos transferir o seu sistema?' ", disse Kohler. "A resposta em teoria é sim, mas deve haver esses certos elementos-chave no lugar. "

Mais estações, velocidades mais rápidas

ShakeAlert foi desenvolvido usando dados sísmicos coletados pelo Sistema Sísmico Nacional Avançado (ANSS), uma coleção nacional de redes sísmicas apoiada pelo U.S. Geological Survey. Cerca de 760 estações sísmicas agora contribuem para o ShakeAlert. Uma das prioridades do "topo da lista" para melhorar o alerta precoce da Costa Oeste, disse Kohler, seria a adição de quase 1000 estações a mais nessas redes.

"Partes de Los Angeles e San Francisco são muito bem cobertas por estações de rede regionais, mas muitas áreas da Califórnia, Washington e Oregon não são muito bem cobertos, "Kolher explicou." Há algum financiamento em andamento para instalar algumas novas estações, mas agora não é o suficiente para completar as matrizes regionais que são necessárias para o alerta antecipado de terremoto em sua forma mais robusta. "

Para remediar parte dessa deficiência, o sistema ShakeAlert está testando o uso de acelerômetros "voluntários", principalmente na área de Los Angeles, que são sensíveis o suficiente para detectar terremotos e podem ser conectados a uma empresa ou casa, contornando a licença mais cara e a instalação necessária para uma estação sísmica em grande escala.

Mesmo em locais onde já existe uma densa rede de estações, algumas estações carecem de telemetria confiável e de alta velocidade - os recursos de comunicação de dados que incluem tudo, desde ondas de rádio a satélite e internet comercial para enviar sinais sísmicos a um centro de processamento de dados central em tempo real. "Com aviso prévio de terremoto, o nome do jogo é rápido, "Kohler disse." Os sinais para o processamento central precisam ser rápidos, e o centro de processamento, por sua vez, deve ser capaz de enviar alertas a seus usuários com rapidez suficiente para ser útil. Parte do financiamento necessário para o alerta precoce de terremotos precisa ser investido na atualização da telemetria existente. "

Algoritmos aprimorados

Os algoritmos do ShakeAlert agora estimam uma "fonte pontual" para um terremoto, mas "estamos trabalhando na capacidade de incorporar algoritmos que podem lidar com terremotos muito grandes que acontecem de uma forma que não pode ser aproximada de um único ponto, "Kohler disse.

A versão atual do sistema, ela disse, tem menos sucesso em fornecer avisos úteis sobre terremotos que rompem uma longa seção de uma falha e evoluem com o tempo, como o terremoto M9.1 2011 Tohoku no Japão.

A equipe do ShakeAlert também testou o sistema em relação a eventos sísmicos passados ​​e em tempo real, olhando para sua capacidade de determinar parâmetros como magnitude do terremoto, epicentro e tempo de origem, e quanto tempo é o atraso entre o início do terremoto e o momento em que o usuário recebe um alerta. "Mas o que os usuários finais realmente se preocupam é o quão severo será o tremor do solo em sua localização, então também estamos testando algoritmos que podem fornecer esses dados, "Kohler disse." Esperamos que uma iteração futura do ShakeAlert tenha a avaliação do tremor de solo como uma das partes mais básicas do alerta. "

Quando o ShakeAlert se expandiu da Califórnia para incluir Washington e Oregon em abril de 2017, os desenvolvedores também criaram um único conjunto de algoritmos que poderia ser usado no noroeste do Pacífico e no norte e sul da Califórnia. O desafio, disse Kohler, era desenvolver um conjunto padrão de algoritmos que pudesse explicar os diferentes ambientes tectônicos em cada região, incluindo a zona de subducção offshore no noroeste do Pacífico e as falhas principalmente on-shore na Califórnia.

O que os usuários querem

Do começo, O ShakeAlert teve um grupo constante de usuários beta - variando de agências governamentais a empresas - que ajudaram a equipe com feedback valioso para o sistema.

Por exemplo, a equipe ShakeAlert está aprendendo mais com seus usuários beta sobre quanta incerteza os usuários irão tolerar nos alertas e quão rápido versus quão precisos eles desejam que esses alertas sejam. O ShakeAlert trabalha com empresas terceirizadas para decidir como divulgar os alertas, que forma os alertas devem assumir, e que tipo de informação está nos alertas - e não há uma abordagem única para todos, Kohler observou.

Por exemplo, uma escola pode ter uma tolerância maior para alarmes falsos - os alunos perderão alguns minutos de instrução se abaixando para debaixo de suas carteiras - mas uma ferrovia ou uma linha de montagem de máquinas pode querer encerrar as operações apenas para os alertas de maior certeza.

"Estamos aprendendo qual é a tolerância deles de tempo de alerta versus precisão, "Kohler disse." Porque quanto mais cedo você quiser o alerta, menos preciso será. Se você esperar por mais dados para produzir o alerta, mais preciso será. "

À medida que o ShakeAlert se move em direção ao uso público mais amplo, Kohler e seus colegas esperam que seus documentos SRL sirvam como um bom lembrete de todos os elementos necessários para os sistemas de alerta precoce de terremotos.

"Às vezes, há uma percepção equivocada de que tudo o que você precisa é de um bom algoritmo, ou tudo que você precisa é um pequeno conjunto de sismômetros em sua região de interesse, mas qualquer um deles ou mesmo ambos não vai te levar muito longe em termos de produção de um sistema robusto em uma grande área sismicamente ativa, "Kohler disse.