Навигационные устройства, сети мобильной связи или плата за проезд для грузовиков - сегодня практически ничего не работает без современных спутниковых технологий. Но глобальная система позиционирования (GPS) незаменима не только в нашей повседневной жизни. Также в геодезической технике и сейсмологии существует высокий спрос на точную локализацию. С помощью спутников можно отслеживать не только медленное смещение континентальных плит, но в последнее время и распространение волн землетрясений.
Когда американские ученые разработали систему спутникового позиционирования GPS в 1970-х годах, трудно было предвидеть ее огромный потенциал для последующего использования в гражданских и коммерческих целях. Тем временем военные отказались от своей прежней монополии на точное определение местоположения. Последние разработки делают это возможным даже за пределами спутниковой технологии с помощью сетей мобильной связи или небольших датчиков RFID. «Тем не менее, глобальные спутниковые навигационные системы (GNSS) - в дополнение к GPS, российской системе ГЛОНАСС или планируемой европейской Galileo - остаются в своем классе с точки зрения доступности, точности и диапазона приложений», - объясняет Вольфганг Зёне из Федеральное агентство картографии и геодезии Германии.
От навигационных средств к вкладу в систему раннего предупреждения?
В то время как навигационное устройство теперь почти способно показать пользователю, в какой полосе он находится, геодезисты используют спутники, чтобы показать, как континентальные плиты изменились за период в один год в сантиметрах. друг друга», - объясняет Вольфганг Шван, также из BKG, разницу в научном использовании. Кроме того, есть исследования и результаты, показывающие, что изменения земной поверхности в результате землетрясения могут быть зарегистрированы с помощью ГНСС. Это имело место во время Суматра-Андаманского землетрясения и землетрясения в Паркфилде в Калифорнии в 2004 году. «В тектонически нестабильных и густонаселенных регионах, таких как Япония или Калифорния, группы также работают над использованием зарегистрированных смещений внутри плиты или на ее краях в сочетании с другими геонаучными данными для прогнозирования землетрясений», - добавляет Сёне.
Но картировать можно не только остаточные деформации. Например, Суматра-Андаманское землетрясение, произошедшее у берегов Суматры в 00:58:40 26 декабря 2004 г., вызвало толчки во всем мире. Даже если землетрясение нами не ощущалось, его мощности в 9,3 МВт по шкале Рихтера было достаточно, чтобы геодезисты зафиксировали упругие смещения на земной поверхности в результате сейсмических волн в Германии с помощью новейшей спутниковой техники.
Волны землетрясения с другого конца света
Примерно через полчаса после первых толчков время пришло: волны землетрясения достигли Германии в размерах, достойных упоминания. Эти тонкие движения фиксировались как классическими сейсмологическими датчиками, так и многочисленными GPS-станциями Федерального агентства картографии и геодезии (ГРЕФ) и федеральных земель (САПОС). Их точное положение и расстояние до окружающих станций были рассчитаны с временным разрешением в одну секунду, что позволило ученым определить даже малейшие движения земной поверхности.
Среди сейсмических волн волна Лява вызвала наибольшее смещение частиц грунта, в данном случае в направлении север-юг. Сейсмологи и геодезисты могут воспользоваться разной скоростью распространения сейсмических волн. По задержке во времени между приходом отдельных толчков можно сделать выводы как о месте происхождения толчка, так и о типе грунта, через который он прошел. Волна Лява прибыла на станции GPS в Мекленбурге-Передней Померании и Баварии с временным отставанием в 15 секунд на одинаковом расстоянии от очага землетрясения. Это связано с тем, что Волне Любви в своем «путешествии» по самым верхним слоям земли приходилось проходить сквозь породы разной плотности.
Измерения тектоники возможного грабена долины Верхнего Рейна
Ученым из Федерального агентства картографии и геодезии удалось своими измерениями показать, что пространственно-временные движения, такие как землетрясения, могут быть зарегистрированы с помощью станций GPS. По словам Зёне и Швана, это приводит к дальнейшим возможным применениям. «Возможно, например, попытаться непрерывно регистрировать предполагаемые медленные и спорадические тектонические движения между краями Кельнского залива или грабеном долины Верхнего Рейна на расстоянии 50 км и более с использованием опорных сетей GNSS в будущем. - говорит Шван.