Una década después de comenzar a trabajar en un sistema de alerta temprana de terremotos, Los científicos e ingenieros están afinando un prototipo de la costa oeste de EE. UU. que podría tener un uso público limitado en 2018.

En dos artículos publicados el 6 de diciembre en Cartas de investigación sismológica , los investigadores describen los componentes clave y la plataforma de prueba para el prototipo del sistema ShakeAlert, ahora se está probando en California, Oregon y Washington.

El desarrollo de ShakeAlert ha demostrado que una densa red de estaciones sísmicas, transferencia rápida de datos sísmicos a una estación central de procesamiento y alerta, rutas rápidas para distribuir información de alerta a los usuarios, y la educación y la formación sobre cómo utilizar las alertas son todas necesarias para un sólido sistema de alerta temprana, dijo Monica Kohler, miembro de la facultad de investigación de Caltech en el Departamento de Ingeniería Civil y Mecánica.

Aunque ShakeAlert se desarrolló para la costa oeste, Se podría utilizar un sistema similar para la alerta temprana de terremotos en lugares como Alaska, Hawaii e incluso en lugares como Oklahoma donde los terremotos inducidos son la principal fuente de daño sísmico. "Hemos recibido preguntas como '¿podemos probar su sistema donde vivimos?' o '¿podemos migrar su sistema?' ", dijo Kohler. "La respuesta en teoría es sí, pero tiene que haber ciertos elementos clave en su lugar ".

Más estaciones, velocidades más rápidas

ShakeAlert se desarrolló utilizando datos sísmicos recopilados por el Sistema Sísmico Nacional Avanzado (ANSS), una colección nacional de redes sísmicas respaldada por el Servicio Geológico de EE. UU. Aproximadamente 760 estaciones sísmicas contribuyen ahora a ShakeAlert. Una de las prioridades "principales de la lista" para mejorar la alerta temprana de la costa oeste, dijo Kohler, sería la adición de casi 1000 estaciones más en estas redes.

"Partes de Los Ángeles y San Francisco están bastante bien cubiertas por estaciones de la red regional, pero muchas áreas de California, Washington y Oregon no están muy bien cubiertos, Kolher explicó. Hay algunos fondos en proceso para instalar algunas estaciones nuevas, pero en este momento no es suficiente completar los conjuntos regionales que son necesarios para la alerta temprana de terremotos en su forma más sólida ".

Para remediar parte de este déficit, el sistema ShakeAlert está probando el uso de acelerómetros "voluntarios", principalmente en el área de Los Ángeles, que son lo suficientemente sensibles como para detectar terremotos y se pueden conectar en una empresa o en un hogar, evitando los permisos y la instalación más costosos necesarios para una estación sísmica a gran escala.

Incluso en lugares donde ya existe una densa red de estaciones, algunas estaciones carecen de telemetría confiable y de alta velocidad, las capacidades de comunicación de datos que incluyen todo, desde ondas de radio hasta Internet satelital e Internet comercial para enviar señales sísmicas a un centro de procesamiento de datos central en tiempo real. "Con alerta temprana de terremotos, el nombre del juego es rápido, "Dijo Kohler." Las señales al procesamiento central deben ser rápidas, y el centro de procesamiento, a su vez, debe poder enviar alertas a sus usuarios con la suficiente rapidez para ser útil. Parte del financiamiento que se necesita para la alerta temprana de terremotos debe destinarse a mejorar la telemetría existente ".

Algoritmos mejorados

Los algoritmos de ShakeAlert ahora estiman una "fuente puntual" para un terremoto, pero "estamos trabajando en la capacidad de incorporar algoritmos que puedan manejar terremotos muy grandes que ocurren de una manera que no se puede aproximar a un solo punto, "Dijo Kohler.

La versión actual del sistema, ella dijo, tiene menos éxito en proporcionar advertencias útiles sobre terremotos que rompen una sección larga de una falla y evolucionan con el tiempo, como el terremoto de Tohoku M9.1 de 2011 en Japón.

El equipo de ShakeAlert también ha estado probando el sistema contra eventos de terremotos pasados ​​y en tiempo real, mirando su capacidad para determinar parámetros como la magnitud del terremoto, epicentro y tiempo de origen, y cuánto tiempo transcurre entre el inicio del terremoto y el momento en que un usuario recibe una alerta. "Pero lo que realmente les importa a los usuarios finales es qué tan severo será el temblor del suelo en su ubicación, por lo que ahora también estamos probando algoritmos que podrían proporcionar estos datos, ", Dijo Kohler." Esperamos plenamente que una versión futura de ShakeAlert tenga la evaluación de sacudidas como una de las partes más básicas de la alerta ".

Cuando ShakeAlert se expandió desde California para incluir Washington y Oregon en abril de 2017, los desarrolladores también crearon un único conjunto de algoritmos que podrían usarse en el noroeste del Pacífico y en el norte y sur de California. El reto, dijo Kohler, era desarrollar un conjunto estándar de algoritmos que pudieran dar cuenta de los diferentes entornos tectónicos en cada región, incluida la zona de subducción en alta mar en el noroeste del Pacífico y las fallas en su mayoría en tierra en California.

Que quieren los usuarios

Desde el comienzo, ShakeAlert ha tenido un grupo constante de usuarios beta, desde agencias gubernamentales hasta empresas, que han ayudado al equipo con valiosos comentarios sobre el sistema.

Por ejemplo, El equipo de ShakeAlert está aprendiendo más de sus usuarios beta sobre cuánta incertidumbre tolerarán los usuarios en las alertas y qué tan rápido frente a qué tan precisas quieren que sean esas alertas. ShakeAlert trabaja con empresas de terceros para decidir cómo difundir las alertas, qué forma deben tomar las alertas, y qué tipo de información hay en las alertas, y no existe un enfoque único para todos, Kohler señaló.

Por ejemplo, una escuela puede tener una mayor tolerancia a las falsas alarmas (los estudiantes perderán unos minutos de instrucción si se agachan debajo de sus escritorios), pero una línea de ensamblaje de maquinaria o ferrocarril puede querer cerrar las operaciones solo para las alertas de certeza más alta.

"Estamos aprendiendo cuál es su tolerancia del tiempo de alerta frente a la precisión, "Dijo Kohler." Porque cuanto antes quieras la alerta, menos precisa será. Si espera más datos para producir la alerta, más precisa será ".

A medida que ShakeAlert avanza hacia un uso público más amplio, Kohler y sus colegas esperan que sus documentos de SRL sirvan como un buen recordatorio de todos los elementos necesarios para los sistemas de alerta temprana de terremotos.

"A veces se percibe erróneamente que todo lo que necesita es un buen algoritmo, o todo lo que necesita es una pequeña serie de sismómetros en su región de interés, pero ninguno de esos o incluso ambos no lo llevarán muy lejos en términos de producir un sistema robusto en un área grande sísmicamente activa, "Dijo Kohler.