نقشه برداری؛ در برابر زلزله، کلید آمادگی و مدیریت بحران (قسمت1)

چکیده

میزان تخریب ناشی از یک زلزله تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار دارد، از جمله بزرگی، مدت زمان، شدت، زمان وقوع و ویژگی‌های ژئولوژیکی زیرین. این عوامل می‌توانند با تدابیر آمادگی و مدیریت ریسک کاهش یابند.

فناوری‌های نقشه برداری ابزارهایی را فراهم می‌آورند که می‌توان با استفاده از آن‌ها وقوع زلزله را پیش‌بینی یا پیش‌آگهی کرد. این فناوری‌ها در زمینه‌های برنامه‌ریزی استفاده از زمین، دسترسی به پناهگاه‌های اضطراری، منابع پزشکی و تأمین مواد غذایی، و ارزیابی خسارات و اولویت‌های درمانی کاربرد دارند. این مقاله به بررسی فناوری‌های جغرافیایی در تحقیق و مدیریت بلایای زلزله می‌پردازد. اهداف این مقاله عبارتند از: 1-ارزیابی نقش داده‌های جغرافیایی مختلف؛ 2-کاربرد فناوری‌های جغرافیایی در مراحل مختلف زلز‌له؛ 3-بررسی تکنیک‌های جغرافیایی استفاده‌شده در تحلیل خطر، آسیب‌پذیری و ریسک ز‌لزله؛ 4-بحث درباره نقش تکنیک‌های جغرافیایی در مدیریت بلایای زلزله.

این مقاله به کاربردهای گذشته، حال و پتانسیل‌های آینده فناوری‌های جغرافیایی در زمینه زمین لرزه ها و چالش‌های موجود در زمینه اثربخشی این فناوری‌ها می‌پردازد. تمرکز عمده این مطالعه بر فناوری‌های جغرافیایی و کاربرد آن‌ها در تحقیقات و مدیریت زلزله‌ها است، اما این مطالعه همچنین به‌عنوان چارچوبی برای ارزیابی ریسک بلایای طبیعی و مدیریت بحران نیز قابل استفاده است.

مقدمه

تحقیقات چند وجهی در زمینه زلزله‌ها، که یکی از ویرانگرترین بلایای طبیعی به شمار می‌روند، برای کاهش آسیب‌های وارده به سکونتگاه‌های انسانی و جلوگیری از تلفات جانی و صدمات شدید ضروری است. اولین کاربرد داده‌های ماهواره‌ای در تحقیقات ز‌لزله در دهه 1970 آغاز شد و به اولین نقشه‌برداری از گسل‌های فعال با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای انجامید. در سال‌های اخیر، پیشرفت‌های عمده‌ای در لرزه‌شناسی فضایی صورت گرفته که امکان مطالعه پدیده‌های مرتبط با زمین لرزه را فراهم کرده است، از جمله تغییرات سطح زمین، شرایط پیش از وقوع ز‌لزله مانند تغییرات دمای سطحی، نشر گازها، ذرات معلق و اختلالات الکترومغناطیسی در یونوسفر.

این تحولات فناوری به‌ویژه در زمینه پیش‌بینی وقوع زلزله، شناسایی آسیب‌پذیری‌ها، ارزیابی پیشگیری و آمادگی برای مقابله با بلایا نقش بسزایی داشته‌اند.

در این راستا، فناوری‌های جغرافیایی همچون سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، سنجش از دور نوری (RS)، سنجش حرارتی، راداری و شناسایی نور و فاصله (LiDAR)، به‌عنوان ابزارهای مهم در تحقیق و مدیریت بلایای زلزله شناخته می‌شوند. این داده‌ها، به‌ویژه هنگامی که به‌صورت ترکیبی استفاده می‌شوند، می‌توانند ارزیابی جامع‌تری از مکانیزم‌های تخریب احتمالی و پیامدهای زمین لرزه ارائه دهند.

ترکیب داده‌های سنجش از دور با GIS و دیگر اطلاعات زمین‌شناسی، توپوگرافی و نقشه‌های حرکت زمین امکان تحلیل دقیق‌تری از ارتباطات بین آسیب‌های ز‌لزله و شرایط خاص زمین‌شناسی فراهم می‌آورد. این یکپارچه‌سازی به‌سادگی با ارجاع فضایی داده‌ها از طریق نقشه‌برداری استاندارد نقشه‌ها امکان‌پذیر است.

هدف این مقاله مروری بر کاربرد فناوری‌های جغرافیایی در تحقیقات و مدیریت بلایای زمین‌لرزه است. شاخه‌های مختلف تحقیق شامل مراحل مختلف زلز‌‌له از جمله پیش از وقوع، در حین وقوع و پس از وقوع می‌باشند. این تحقیق به ارزیابی کاربردهای فناوری‌های جغرافیایی در هر یک از این مراحل می‌پردازد و تحلیل‌های مربوط به خطر و آسیب‌پذیری زلزله را در چارچوب تحلیل ریسک دسته‌بندی می‌کند. از طریق این مراحل، اطلاعات ارزشمندی می‌توان به‌دست آورد که می‌تواند به بهبود استراتژی‌های مدیریت بحران کمک کند. همچنین، تحقیق به بررسی بلایای طبیعی بالقوه‌ای می‌پردازد که ممکن است به‌عنوان اثرات جانبی یک ز‌لزله به وقوع پیوندند، مانند سونامی‌ها، آتش‌سوزی‌ها و زمین‌لغزش‌ها.

نقش داده‌های جغرافیایی در مطالعات زلزله

این بخش به معرفی و بررسی انواع داده‌های جغرافیایی در زمینه مطالعات لرزه‌شناسی و کاربردهای آن‌ها در نظارت و مدیریت زمین لر‌زه ها می‌پردازد. داده‌های جغرافیایی، شامل سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS)، سنجش از دور (RS)، سیستم‌های ناوبری ماهواره‌ای جهانی (GNSS)، فناوری اطلاعات یا سنسورهای میدانی، اطلاعات مکانی مهمی را برای تحلیل و مدل‌سازی ارائه می‌دهند. در این بخش، به ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌های انواع مختلف داده‌های جغرافیایی و تکنیک‌های پردازش تصویر برای تحلیل زلز‌له‌ها پرداخته می‌شود.

1)داده های GIS

سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به‌عنوان یک ابزار قدرتمند در مدل‌سازی و تحلیل‌های جغرافیایی در مطالعات لرزه‌شناسی شناخته می‌شود. GIS امکان ترکیب داده‌ها و مدل‌سازی پیچیده را در یک محیط یکپارچه فراهم می‌کند و به محققان و تصمیم‌گیرندگان کمک می‌کند تا استراتژی‌های بهینه برای مقابله با بلایای طبیعی ایجاد کنند. کاربردهای GIS در مدیریت بحران‌های ناشی از زلز‌له شامل ارزیابی فرآیندهای بازسازی، تعیین مناطق آسیب‌پذیر، تحلیل ریسک و آسیب‌پذیری، پیش‌بینی پیامدهای زلزله، و آماده‌سازی پایگاه‌های داده برای منابع پزشکی و خدمات اضطراری است.

2)داده‌های مادون قرمز حرارتی (TIR)

یکی از روش‌های نوین در پیش‌بینی و شبیه‌سازی فعالیت‌های زمین لرزه، استفاده از داده‌های مادون قرمز حرارتی است. فعالیت‌های ژئودینامیکی که می‌توانند منجر به تغییرات در دما و فشار در لایه‌های پوسته زمین شوند، ممکن است در ماه‌ها یا هفته‌های قبل از وقوع زلزله قابل شناسایی باشند. این اطلاعات می‌توانند پیش‌بینی‌هایی در مورد وقوع زلزله و آسیب‌های آن ارائه دهند. با استفاده از سنسورهای حرارتی موجود بر روی ماهواره‌های مختلف، می‌توان ناهنجاری‌های حرارتی را شناسایی و در تحلیل و مدیریت خطرات زلزله به کار گرفت. این روش با استفاده از تکنیک‌های یادگیری ماشینی نیز تکمیل شده است که قادر به پردازش و تجزیه و تحلیل داده‌های حرارتی برای شناسایی گسل‌های فعال است.

3)داده‌های نوری

تصاویر ماهواره‌ای نوری از روش‌های رایج برای شناسایی تغییرات سطحی پس از زلزله هستند. این تصاویر می‌توانند طی چند ساعت پس از وقوع زلزله در دسترس قرار بگیرند و اطلاعات ارزشمندی را برای شناسایی مناطق آسیب‌دیده و ارزیابی خسارات فراهم کنند. استفاده از تصاویر Sentinel-1 در شناسایی خسارات ناشی از زمین لرزه و نقشه‌برداری تغییرات سطحی پس از زلزله‌ها، نشان‌دهنده قابلیت‌های فراوان سنجش از دور نوری در این زمینه است. این تصاویر در مقایسه با داده‌های راداری و دیگر تکنیک‌های پیشرفته‌تر، همچنان به‌عنوان ابزاری کارآمد در شناسایی تغییرات سطحی پس از زلزله‌ها شناخته می‌شوند.

الف)داده‌های مایکروویو غیرفعال

حسگرهای مایکروویو غیرفعال اطلاعاتی را از انرژی ثبت‌شده در چهار نوع تابش جمع‌آوری می‌کنند:

1. تابش‌های جوی
2. تابش‌های سطحی
3. تابش‌های سطحی بازتاب‌شده
4. تابش‌های زیرسطحی

کاربرد در لرزه‌شناسی

استفاده از داده‌های مایکروویو غیرفعال امکان اندازه‌گیری دما را در محدوده‌ای وسیع از فرکانس‌های الکترومغناطیسی فراهم کرده است. هر دو روش سنجش مادون قرمز و مایکروویو غیرفعال قابلیت شناسایی ناهنجاری‌های دمایی را دارند. به‌عنوان نمونه:

• مطالعات زلزله مراکش (2004) و ونچوان (2008): الگوریتم‌های پیشنهادی برای شناسایی ناهنجاری‌های لرزه‌ای، تغییرات قابل‌توجهی را در نزدیکی کانون این زلزله‌ها نشان دادند.
• روش‌های الگوریتمی: الگوریتم شاخص ناهنجاری را بر اساس مقایسه دمای پیکسل‌های مجاور پیشنهاد کردند که توانست ناهنجاری‌های حرارتی پیش از زلزله را شناسایی کند.

نقش تغییرات گرانشی در زلزله‌ها

تغییرات در نیروی میدان گرانشی زمین ناشی از نوسانات جرم در صفحات تکتونیکی و چگالی داخلی زمین است. در زمان زلزله، این تغییرات قابل اندازه‌گیری می‌شوند.

ماهواره‌های گرانشی و پیش‌بینی زلزله

• CHAMP (2000): ماهواره‌ای آلمانی برای اندازه‌گیری تغییرات گرانش زمین.
• GRACE (2002): پروژه‌ای مشترک بین آلمان و ایالات متحده برای بررسی گرانش و تغییرات اقلیمی.
• GOCE (2009): ماهواره‌ای اروپایی برای اندازه‌گیری دقیق تغییرات گرانشی و جریان‌های اقیانوسی.

مزایا و اهمیت ماهواره‌های گرانشی

• اندازه‌گیری تغییرات جرم جهانی.
• ارائه داده‌های ارزشمند برای تحقیقات پیش‌بینی زلزله.

استفاده از سیستم ردیابی فاصله بلندمدت برای محاسبه تغییرات گرانشی

ب)داده‌های مایکروویو فعال

1)داده های راداری

کاربرد داده‌های راداری در شناسایی گسل‌ها

چندین مطالعه استفاده از داده‌های راداری تشخیص و اندازه‌گیری (RADAR) را در شناسایی گسل‌های فعال زمین‌شناسی بررسی کرده‌اند. یکی از کاربردهای اولیه تصاویر راداری برای این منظور، مطالعه‌ای بود که توسط Berlin, G.L.; Schaber, G.G.; Horstman, K.C انجام شد. مطالعات دیگر نیز بر موفقیت استفاده از داده‌های رادار بازتابی مصنوعی (SAR) برای شناسایی خطوط زمین‌شناسی تأکید کرده‌اند، یعنی ویژگی‌های منظری که گسل‌ها و شکستگی‌های زیرین را نشان می‌دهند

2)داده‌های LiDAR

LiDAR (تشخیص و اندازه‌گیری با نور لیزری) از تابش‌های لیزری پالس‌دار برای اندازه‌گیری فاصله‌ها از زمین استفاده می‌کند. داده‌های سه‌بعدی LiDAR می‌توانند در ارزیابی آسیب‌پذیری یا خسارات ناشی از زلزله‌ها استفاده شوند و بنابراین در مدیریت بلایای زمین‌لرزه نقش ایفا کنند. از طریق تکنیک‌های مدیریت علمی، از جمله شناسایی گسل‌ها و نقشه‌برداری ویژگی‌های تکتونیکی، می‌توان هزینه‌های قابل توجه تعمیرات و بازسازی پس از زلزله را به‌طور مؤثری تخصیص داد.

مطالعات مختلفی از داده‌های LiDAR برای شناسایی آسیب‌های ساختمان‌ها و ویژگی‌های زمین‌شناسی استفاده کرده‌اند:

• استفاده از داده‌های LiDAR قبل و بعد از زلزله در ژاپن برای بررسی دقیق آسیب‌های ساختمان‌ها از طریق تصاویر هم‌پوشانی و مقایسه ارتفاع‌ها.
• اثربخشی نقشه‌برداری LiDAR هوایی DEM در شناسایی ویژگی‌های زمین‌شناسی پیچیده گسل‌ها در نواحی جنگلی جنوب تایوان.
• استفاده از DEM LiDAR زمینی برای ساخت مدل آسیب‌های ساختمان پس از زلزله‌های یوشو در چین و پورتوپرنس در هائیتی.
• استفاده از داده‌های DInSAR و LiDAR برای ایجاد نقشه‌های جابجایی سه‌بعدی مقاوم به زلزله.

تجزیه و تحلیل لیکوئیدیشن با LiDAR

لیکوئیدیشن زمانی رخ می‌دهد که خاک تحت تأثیر زلزله خواص کششی خود را از دست داده و مانند مایع رفتار می‌کند. داده‌های LiDAR همچنین برای تجزیه و تحلیل لیکوئیدیشن به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند. برای نمونه:

• استفاده از LiDAR برای استخراج تغییرات سطحی و شناسایی فرونشست ناشی از لیکوئیدیشن در رویدادهای لرزه‌ای کریست‌چرچ.

تحلیل فرونشست ناشی از زلزله توهوکو-اوکی با استفاده از داده‌های LiDAR و تأثیر آن بر سیستم‌های لوله‌کشی فاضلاب در ژاپن.

4)GNSS

فن‌آوری GNSS در لرزه‌شناسی برای مطالعات سنجش یونوسفر و شناسایی حرکت‌های زمینی استفاده می‌شود. حرکات زمین موجب می‌شود که امواج از لایه‌های جو عبور کرده و تا یونوسفر برسند که در آنجا می‌توانند به‌عنوان اختلالات توسط سیستم‌های ناوبری جهانی مانند GNSS شناسایی شوند.

داده‌های GNSS با فرکانس بالا اولین‌بار در نظارت بر لرزه‌شناسی استفاده شدند، زمانی که مؤسسه ژئولوژیکی ژاپن شبکه‌ای از نقاط مختلف برای تجزیه و تحلیل تغییرات پوسته و حرکت‌های هم‌زلز‌له‌ای زمین معرفی کرد. سپس این فناوری به‌طور موفقیت‌آمیز برای نظارت بر تغییرات در زلزله‌های دیگر نیز استفاده شد.

مطالعات نشان داده‌اند که هرچه تعداد ماهواره‌های نظارتی بیشتر باشد، محل اختلالات یونوسفر هم‌زلزله دقیق‌تر شناسایی می‌شود. همچنین سیگنال‌های اختلالات یونوسفر ناشی از فعالیت‌های هم‌زلز‌له‌ای نسبت به سایر سیگنال‌ها ضعیف‌تر هستند و به‌ویژه در هنگام وقوع زمین لرزه های بزرگ توانسته‌اند اثرات دقیق‌تری را مشاهده کنند.

5)ادغام داده‌ها

فناوری سنجش از دور اغلب تنها قادر است مشاهدات سطح زمین را از یک زاویه یا جنبه ارائه دهد. برای بهبود دقت و جامعیت این مشاهدات، از تکنیک ادغام داده‌ها استفاده می‌شود. این تکنیک به ترکیب داده‌های مختلف سنجش از دور، مانند داده‌های اپتیکی، راداری (SAR) و لیزر (LiDAR)، امکان ارائه یک تصویر جامع‌تر از سطح زمین را می‌دهد. ویژگی‌های مکمل هر یک از این فناوری‌ها می‌تواند منجر به توصیف دقیق‌تر و کامل‌تری از ویژگی‌های زمین‌شناسی، شهری یا طبیعی شود.

برخی تحقیقات نشان داده‌اند که ترکیب داده‌های اپتیکی و راداری نه‌تنها باعث بهبود طبقه‌بندی خسارت‌های ناشی از زلزله می‌شود، بلکه هم‌پوشانی پیچیده داده‌ها می‌تواند دقت بیشتری در تحلیل و پیش‌بینی ارائه دهد. برای مثال، ترکیب این داده‌ها در تحلیل زلز‌له‌ها امکان شناسایی شکست‌های هم‌زمان و گسل‌های ثانویه مرتبط با زمین‌لر‌زه‌های بزرگ را فراهم کرده است.

در مواردی، استفاده از داده‌های چندزمانه و چندوضوحی نیز برای مدیریت بحران‌های طبیعی بسیار مؤثر بوده است. این داده‌ها به پایش تغییرات در حین زلزله و ارائه پاسخ‌های فوری اضطراری کمک می‌کنند. همچنین، داده‌های حاصل از اندازه‌گیری‌های LOS InSAR از دیدگاه‌های هندسی مختلف توانسته‌اند تخمین‌های دقیق‌تری از حرکات افقی و عمودی زمین ارائه دهند.

در پژوهش‌های دیگری، ترکیب داده‌های چندمنبعی، شامل تصاویر به‌دست‌آمده از حسگرهای مختلف مانند ALOS-2 PALSAR-2، Sentinel-1، Sentinel-2، و PlanetScope، برای تحلیل سریع خسارت‌های زلزله در ساختمان‌ها به کار رفته است. حوزه ادغام داده‌ها همچنان در حال گسترش است و شامل طیف وسیعی از تکنیک‌ها و کاربردها می‌شود.

6)داده‌های سری زمانی

برای پایش تغییرات پیشین سطح زمین و پیش‌بینی تغییرات احتمالی آینده، داده‌های سری زمانی پیش و پس از ز‌لزله اهمیت بالایی دارند. این داده‌ها می‌توانند اطلاعات ارزشمندی درباره تغییرات لرزه‌ای، شدت لرزش و پیش‌بینی‌های زلز‌له ارائه دهند.

در گذشته، تحلیل داده‌های سری زمانی تنها در اختیار کارشناسان تخصصی بود، اما امروزه، با ظهور ابزارهای منبع‌باز، الگوریتم‌های پیشرفته و زبان‌های برنامه‌نویسی، این تحلیل‌ها به حوزه‌های گسترده‌تری گسترش یافته‌اند. به‌ویژه در زمینه تغییرات اقلیمی و پدیده‌های لرزه‌ای، این داده‌ها برای شناسایی ناهنجاری‌های پیش از زلزله و تحلیل اختلالات پس از زلزله به کار می‌روند.

داده‌های سری زمانی همچنین نقش مهمی در رفع خطاهای موجود در داده‌های جابه‌جایی زمین، مانند تأخیرهای یونوسفری، انحرافات مداری و خطاهای فازی توپوگرافی، ایفا می‌کنند. استفاده از سری‌های زمانی، میدان‌های بازسازی‌شده را دقیق‌تر و جامع‌تر می‌کند و نتایج سازگارتر و بهتری در مدل‌سازی زلزله به دست می‌دهد.

بر اساس گزارش‌ها، چین زلزله‌خیزترین کشور جهان است و تعداد زیادی از زلز‌له‌های بزرگ در قرن اخیر در این کشور ثبت شده است. اندونزی و ایران نیز از دیگر کشورهایی هستند که به دلیل فعالیت لرزه‌ای بالا، توجه بسیاری از محققان را به خود جلب کرده‌اند.

در دهه گذشته، با توسعه تکنولوژی‌های پیشرفته، علاقه به مطالعات زمین‌لرزه افزایش چشمگیری یافته است. بسیاری از این مطالعات از فناوری‌های سنجش از دور برای تحلیل پدیده‌های زمین‌شناسی و لرزه‌ای استفاده کرده‌اند. کشورهایی مانند ژاپن و چین از پیشروان این حوزه هستند که از ترکیب تکنیک‌های ژئودتیک، لرزه‌شناسی و زمین‌شناسی برای تحلیل زلزله بهره می‌برند.

نقش سنجش از دور در مراحل مختلف زلزله

سنجش از دور به عنوان یک ابزار حیاتی در مدیریت بحران زلزله از مراحل مختلف آن، شامل پیش‌بینی، وقوع و تحلیل اثرات پس از ز‌لزله، استفاده می‌شود. این فناوری با ارائه اطلاعات دقیق و به‌روز از تغییرات سطح زمین، امکان نظارت مستمر بر ناهنجاری‌ها را فراهم می‌آورد. از این رو، سنجش از دور در هر مرحله از وقوع زمین‌لرزه، می‌تواند نقش مهمی در کاهش آسیب‌ها و خسارات داشته باشد. این مقاله به بررسی نقش سنجش از دور در مراحل مختلف زلزله، از جمله پیش از وقوع، در زمان وقوع و پس از آن، می‌پردازد.

مطالعات پیش از زلزله

پیش‌بینی زلزله: چالش‌ها و پیشرفت‌ها

پیش‌بینی دقیق زلزله همچنان یکی از چالش‌های عمده در علم زلزله‌شناسی است. با این حال، پیش از وقوع زلزله، معمولا ناهنجاری‌هایی مشاهده می‌شود که می‌توانند به عنوان نشانه‌هایی از وقوع قریب‌الوقوع این پدیده در نظر گرفته شوند. این ناهنجاری‌ها می‌توانند شامل تغییرات در رفتار حیوانات، اختلالات الکتریکی، نوسانات گازها و تغییرات دمای سطح زمین باشند. برخی از این ناهنجاری‌ها به کمک سنجش از دور شناسایی و ثبت می‌شوند.

یکی از مهمترین کاربردهای سنجش از دور در این مرحله، شناسایی تغییرات کوچک در سطح زمین است که ممکن است به‌طور غیرعادی در نزدیکی گسل‌ها یا مناطق فعال زلز‌له مشاهده شود. این تغییرات می‌تواند شامل نشست یا بلند شدن سطح زمین و همچنین تغییرات در دمای سطح زمین باشد. استفاده از ماهواره‌های با دقت بالا در ثبت این تغییرات، به شناسایی مناطق با احتمال وقوع زمین‌لرزه کمک می‌کند.

فناوری‌های جغرافیایی و کاربرد آن‌ها

تکنیک‌های مختلف سنجش از دور، از جمله اندازه‌گیری دما، تابش، تغییرات سطح زمین و تحلیل سیگنال‌های مغناطیسی، به شناسایی این ناهنجاری‌ها کمک می‌کنند. این اطلاعات به‌ویژه وقتی با سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) ترکیب می‌شوند، می‌توانند نمای دقیقی از تغییرات و پیش‌بینی‌های احتمالی برای وقوع زلزله در آینده نزدیک ارائه دهند.

آنومالی‌های حرارتی و نقش آن در پیش‌بینی زلزله

افزایش دمای سطح زمین
یک از پیش‌درآمدهای شناخته‌شده زلز‌له‌ها، افزایش غیرمعمول دمای سطح زمین است که می‌تواند به‌عنوان نشانه‌ای از فشارهای زیرسطحی یا ناهنجاری‌های پوسته‌ای در نظر گرفته شود. مطالعات نشان داده‌اند که در برخی از موارد، دمای سطح زمین ۳ تا ۵ درجه سلسیوس افزایش می‌یابد، که این تغییرات معمولاً یک تا سی روز پیش از وقوع زمین لرزه در نواحی گسل‌ها مشاهده می‌شوند. همچنین تابش طول موج بلند خروجی (OLR) که از سطح زمین منتشر می‌شود، پیش از وقوع زلزله در مناطق مختلف قابل شناسایی است.

اندازه‌گیری‌های ماهواره‌ای و ابزارهای مورد استفاده

برای اندازه‌گیری این تغییرات دمایی، از ابزارهای مختلفی نظیر فروسرخ حرارتی (TIR) و میکروویو استفاده می‌شود. این ابزارها قادر به شناسایی ناهنجاری‌های حرارتی در سطح زمین هستند. به‌ویژه استفاده از ماهواره‌هایی که مجهز به سنجنده‌های TIR هستند، توانایی شناسایی ناهنجاری‌های دمایی در مقیاس‌های وسیع را فراهم می‌آورد.

این ابزارها در زلزله‌های مختلف در سراسر جهان استفاده شده‌اند و تغییرات دمایی قبل از وقوع زلزله در مکان‌های مختلف ثبت شده است. به عنوان مثال، در ز‌لزله گازلی در ازبکستان در سال ۱۹۸۴ و زلز‌له کشمیر در سال ۲۰۰۵، تغییرات دمایی در سطح زمین قبل از وقوع زلزله قابل مشاهده بود.

محدودیت‌ها و فرصت‌ها

تکنیک‌های TIR به‌طور خاص دقت بالایی در شناسایی تغییرات دمایی دارند، اما به شدت تحت تأثیر شرایط جوی مانند ابرها قرار می‌گیرند. از طرف دیگر، میکروویو قابلیت اندازه‌گیری در هر شرایط جوی را دارد، اما به دلیل دقت پایین‌تر، ممکن است نتواند تغییرات دمایی را با دقت بالایی ثبت کند. این محدودیت‌ها می‌توانند با ترکیب هر دو تکنیک به حداقل برسند و امکان تجزیه و تحلیل دقیق‌تری از تغییرات دمایی فراهم شود.

نمونه‌های مطالعاتی از آنومالی‌ها در پیش‌بینی زلزله‌ها

1. تغییرات دمایی: تغییرات دمای سطح زمین قبل از زلزله‌ها می‌تواند به‌عنوان نشانه‌ای از فعالیت‌های زیرسطحی باشد. برای مثال، در منطقه ورانچا رومانی، تغییرات دمایی به میزان ۷.۹ درجه سلسیوس قبل از زلزله‌ها ثبت شده است.
2. آنومالی سیگنال الکترومغناطیسی: پالس‌های الکترومغناطیسی قبل از زلزله‌ها افزایش می‌یابند و پس از آن کاهش می‌کنند. ماهواره‌ها مانند Interkosmos-19 سیگنال‌های الکترومغناطیسی فرکانس بسیار پایین (VLF) را چند ساعت قبل از وقوع زلزله‌ها ثبت کرده‌اند.
3. آنومالی گرانشی: تغییرات گرانشی می‌توانند تا دو سال قبل از وقوع زلزله‌ها شناسایی شوند. ماهواره‌های GRACE به شناسایی این تغییرات کمک می‌کنند و در پیش‌بینی زمین‌لرزه‌ها و سونامی‌ها مفید هستند.

یافته‌های اصلی:

• حسگرهای حرارتی، الکترومغناطیسی، InSAR و GNSS ابزارهای مؤثری برای پیش‌بینی زلزله‌ها هستند.
• حسگرهای گرانشی کمتر استفاده می‌شوند به دلیل چالش‌های شناسایی آنومالی‌ها.

مطالعات پس از زمین لرزه

پس از وقوع زلزله، فناوری‌های جغرافیایی می‌توانند کاربردهای زیادی داشته باشند. پیشرفت‌های اخیر در ژئوانفورماتیک امکانات جدیدی برای مدیریت اضطراری زمین‌لرزه‌ها ارائه می‌دهند. این فناوری‌ها می‌توانند در ارزیابی خسارات، فعالیت‌های امداد و نجات و تغییرات زمین به کار روند. تکنیک‌هایی مانند InSAR و GNSS برای شناسایی تغییرات زمین، از جمله تغییرات افقی و عمودی، پس از وقوع زلزله بسیار مؤثر هستند.

همچنین، پلتفرم‌های وب GIS به‌طور فزاینده‌ای در نقشه‌برداری تغییرات زمین در زمان واقعی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌طور مثال، مطالعه‌ای که توسط مرکز اطلاعات زمین‌لرزه‌ای ایالات متحده (USGS-NEIC) انجام شد، نشان داد که داده‌های تغییرات زمین‌لرزه‌ای از این مرکز به پلتفرم وب GIS به نام QuickDeform وارد شدند و در چندین ز‌لزله بزرگ اعمال گردیدند. این پلتفرم‌ها به‌طور خودکار نقشه تغییرات زمین‌لرزه را در عرض چند دقیقه پس از وقوع زمین‌لرزه تولید می‌کنند و به‌این‌ترتیب پایه‌ای فوری برای برنامه‌ریزی بازسازی فراهم می‌آورند.

این روش‌ها به‌ویژه در مواقع اضطراری پس از وقوع زلز‌له که نیاز به ارزیابی سریع و مؤثر آسیب‌ها و تغییرات زمین است، بسیار حیاتی هستند.

بخش‌های بعدی به اقدامات امداد و نجات و ارزیابی خسارت بر اساس تکنیک‌های جغرافیایی اختصاص دارد که در قسمت2 مقاله آمده است.

منبع

برگرفته از مقاله‌ای با این لینک در وب‌سایت MDPI