В момент надвигающегося землетрясения несколько секунд могут разделять жизнь и смерть. Если будет разработана эффективная система раннего предупреждения, люди смогут укрыться в безопасных местах, работники атомных электростанций смогут принять необходимые меры предосторожности, а газовые трубопроводы будут перекрыты.
В настоящее время в Японии действует система раннего предупреждения на основе более тысячи сейсмографов, расположенных на территории всей страны. Она помогла спасти тысячи жизней во время Великого восточно-японского землетрясения в 2011 году.
Подобная система действует и в Мексике, ещё одна проходит испытания в Калифорнии. Однако такие сложные системы требуют солидных материальных и временных затрат на установку и поддержание.
Смартфоны с их встроенными датчиками, способные предупреждать о катаклизме, становятся привлекательной альтернативой, в особенности для сейсмоопасных развивающихся стран (например, в Южной Азии или Южной Америке). Предыдущие подобные исследования опирались на встроенные в телефоны акселерометры, оценивающие движения аппарата, а не на систему глобального позиционирования, которая точно определяет местоположение телефона с помощью спутников.
Научные GPS-станции в данный момент уже используются для обнаружения землетрясений, но новые данные показали: даже потребительское устройство с GPS может оказаться полезным. И так как всё больше и больше устройств оснащаются возможностями GPS-навигации (в том числе и транспортные средства), увеличение объёмов данных может повысить чувствительность сети таких приборов.
Чтобы понять, способны ли смартфоны и другие устройства, оснащённые датчиками GPS, быть полезными в вопросе обнаружения землетрясений, исследователи проверили чувствительность таких устройств.
Мобильные телефоны, как правило, не так точны, как научные приборы. Поэтому исследователи решили изучать точность GPS-датчиков телефонов, встряхивая их и сравнивая записанные ими данные с данными точных научных устройств. Также учёные удерживали телефоны неподвижными и измеряли вероятность ложного срабатывания. Оказалось, что потребительское устройство, подключённое к системе GPS, может обнаружить землетрясение магнитудой 7 и выше баллов, что позволяет предупредить владельцев, находящихся вдали от эпицентра.
Затем исследователи использовали компьютерную модель землетрясения магнитудой 7 баллов. Выяснилось, что землетрясение запускает ответ смартфона в том случае, если он и четыре соседних устройства фиксируют одновременное передвижение больше, чем на 5 сантиметров. Для того чтобы отсеять случайные совпадения (и избежать неправильных срабатываний), система была перенастроена так, чтобы сигнализировать о катаклизме в том случае, если подобное движение фиксируется более, чем сотней соседствующих устройств. Используя данные 5 тысяч человек, смоделированное землетрясение удалось обнаружить всего за 5 секунд.
После учёные проверили свою систему, используя реальные данные, зафиксированные во время Великого восточно-японского землетрясения. Команда собрала информацию 462 GPS-станций по всей территории Японии. Эти научные приборы более точны, чем мобильные телефоны, однако они записывают данные достаточно низкого качества, аналогичные данным потребительских устройств.
Проведя моделирование по этой информации, учёные установили вероятность ложной тревоги — примерно один шанс на два миллиона. Система обнаружила бы это землетрясение спустя 77 секунд после его начала, что позволило бы предупредить Токио за 10 секунд до толчков.
Этого времени достаточно, чтобы машинисты остановили идущие поезда, хирурги прервали операцию, школьники спрятались под парты, лифты доехали до необходимого этажа, а не замерли между ними. Более того, этого времени хватит, чтобы предупредить об идущем вслед землетрясению цунами.
Хотя системы обнаружения, ориентирующиеся на данные научных приборов, могут обеспечить и более быстрые предупреждения, новинка может оказаться полезной в тех местах, где системы оповещения попросту отсутствуют.
"По мере развития технологий и устройств, оснащённых GPS-слежением, эта система станет более полезной, – рассказывает автор исследования Бенджамин Брукс (Benjamin Brooks), сейсмолог геологической службы США. – Разумеется, пользователи постоянно перемещают свои смартфоны. Но наша система будет полагаться на данные мобильных телефонов и других устройств, которые не находились в движении до землетрясения, что улучшит возможности предупреждения".
Подробности исследования были опубликованы в издании Science Advances.
