06:00:00
Fiber Optik Kablolar Deprem Anında Sizi Nasıl Uyarabilir?..

Bilim insanları lazerleri yeraltı fiberleri üzerinden ateşleyerek sismik dalgaları tespit edebilir ve belki de uyarıları iyileştirerek insanlara hazırlanmak için değerli zaman kazandırabilir…

Türkiye ve Suriye’de Pazartesi günü meydana gelen 7.8 büyüklüğündeki deprem, Dünya gezegeninin derinlerde hâlâ sırlar sakladığını acımasız bir şekilde hatırlattı. Bilim insanları fayların depreme yatkın olduğunu çok iyi biliyorlar, ancak bir sarsıntının ne zaman vuracağını ya da ne kadar büyük olacağını söyleyemiyorlar.

Yine de son yıllarda bilim insanları, sismometrelerin sarsıntıların başlangıcını tespit ettiği ve doğrudan insanların telefonlarına uyarılar gönderdiği erken deprem uyarı sistemlerinin geliştirilmesinde ilerleme kaydettiler. Bu alarm depremden günler ya da saatler önce değil, saniyeler önce geliyor. Gezegendeki sismik sarsıntılar, bilim insanlarının önemli uyarı süreleri sağlayamayacakları kadar ani gerçekleşiyor.

Yine de yeni bir teknik, bir gün bu erken uyarı sistemlerini güçlendirebilir ve insanların yaklaşan depremlere hazırlanmaları için ekstra zaman sağlayabilir – ancak bu süre, bir kişinin merkez üssüne ne kadar yakın olduğuna bağlı olarak hâlâ birkaç saniye mertebesinde olacaktır. Buna dağıtılmış akustik algılama ya da DAS deniyor. Bu alan henüz emekleme aşamasında olsa da, DAS ayaklarımızın altına gömülü fiber optik kablolardan yararlanarak sismik dalgaları tespit etmek için genişleyen, ultra hassas bir ağ oluşturabilir. Bu kablolar telekomünikasyon için kullanılır, ancak depremleri ve volkanik patlamaları algılamak için yeniden kullanılabilirler çünkü zeminin hareketi kablodan geçen ışığı hafifçe bozarak farklı bir sinyal oluşturur.

DAS depremleri önceden tahmin edemez; sadece erken sarsıntıları tespit eder. İtalya’nın Etna Dağı’ndaki volkanik aktiviteyi tespit etmek için DAS‘ı kullanan Alman Yerbilimleri Araştırma Merkezi‘nden yerbilimci Philippe Jousset, “İster sismometre ister fiber optik kablo olsun, herhangi bir sistem, olayları sensörde gerçekleşmeden önce tespit edemez" diyor. “Erken tespit edebilmemiz için sensörü kaynağa mümkün olduğunca yakın tutmamız gerekiyor. Her yerde çok sayıda kablo var. Eğer hepsini aynı anda izleyebilirsek, o zaman bir şey olur olmaz bilgi alabiliriz."

Bir fay kırıldığında farklı türde sismik dalgalar yayılır. Bunlardan birincisi olan P-dalgaları saniyede 3.7 mil hızla hareket eder. Bunlar evlere ve diğer altyapılara çok fazla zarar vermez. İkincil dalgalar ya da S-dalgaları çok daha zararlıdır ve saniyede 2,5 mil hızla hareket eder. Daha da yıkıcı olan yüzey dalgaları, S-dalgaları ile aynı hızda ya da belki biraz daha yavaş hareket eder. Bunlar Dünya’nın yüzeyi boyunca yırtılarak zeminde dramatik deformasyona yol açar. Özellikle yıkıcıdırlar çünkü enerjileri yüzey boyunca nispeten düz bir düzlemde yoğunlaşır, oysa P-dalgaları ve S-dalgaları yeraltında daha üç boyutlu olarak yayılarak enerjilerini dağıtırlar.

Birleşik Devletler Jeolojik Araştırmalar Kurumu‘nun ShakeAlert gibi mevcut deprem erken uyarı sistemleri, sismik dalgaların farklı hızlarından faydalanmak için sismometreler kullanmaktadır. ShakeAlert, Kaliforniya, Oregon ve Washington’da yaklaşık 1.400 sismik istasyondan oluşuyor ve bunlara yaklaşık 300 tane daha eklenmesi planlanıyor. Bu istasyonlar hızlı hareket eden P-dalgalarını izleyerek daha zarar verici S-dalgalarının ve yüzey dalgalarının gelmekte olduğunu haber vermektedir. Bir deprem meydana gelirse ve en az dört ayrı istasyon olayı tespit ederse, bu sinyal bir veri merkezine gönderilir. Sistemin algoritmaları sarsıntının 5 büyüklüğünün üzerinde olacağını belirlerse, yerel sakinlerin cep telefonlarına gönderilecek bir acil durum uyarısını tetikleyecektir. – Google ile yapılan ShakeAlert ortaklığı sayesinde, büyüklük 4.5’in üzerindeyse Android kullanıcılarına gönderiliyor.

Modern telekomünikasyon ekipmanları aracılığıyla yapılan tüm bu veri alışverişi ışık hızında gerçekleşir – saniyede yaklaşık 186.000 mil – bu da yıkıcı sismik dalgaların hareket ettiğinden çok çok daha hızlıdır. Ancak bir bölge sakininin ne kadar uyarı alacağı, merkez üssünden ne kadar uzakta olduğuna bağlıdır. Eğer merkez üssünün tam üzerindeyseler, sarsıntıyı hissetmeden önce uyarıyı almak için yeterli zamanları olmayacaktır. Bunu bir gök gürültülü fırtına gibi düşünün: Şimşeğe ne kadar yakınsanız, gök gürültüsünü o kadar erken duyarsınız.

USGS Deprem Bilim Merkezi‘ndeki ShakeAlert operasyon ekibinin bir üyesi olan Robert-Michael de Groot, “Her şey çok hızlı gerçekleşiyor" diyor. “Eğer yeterince uzaktaysanız, birkaç saniyeniz olabilir. Bu da deprem erken uyarısının var olduğu ve bir şeylerin olduğunu anlamanızı sağlayan tek sinyalin yerin sallanması olduğu zamanlardan çok daha iyi."

ShakeAlert temelde depremi, en azından insanların yüzeyde şiddetli sarsıntı olarak deneyimledikleri kısımlarını geride bırakıyor. “Bu bir yarış," diyor de Groot. “İnsanlar bir sarsıntı ya da buna benzer bir şey hissedebilirler, ancak daha sonra şiddetli sarsıntı geldiğinde, umarım uyarı iletilmiş ve insanlar yerlerini almış olurlar."

DAS, ShakeAlert ile aynı prensipte çalışır, sadece P-dalgalarını izleyen sismometreler yerine geniş fiber optik kablolar kullanır. Bilim insanları kullanılmayan kablolara sorgulayıcı adı verilen bir cihaz takmak için izin alabilirler. – Telekom şirketleri genellikle ihtiyaç duyduklarından daha fazla kablo döşerler. Bu cihaz kablo boyunca lazer darbeleri gönderir ve fiber bozulduğunda geri yansıyan küçük ışık parçalarını analiz eder. Bilim insanları ışığın hızını bildikleri için, sinyalin sorgulayıcıya geri dönmesi için geçen süreye dayanarak bozulmaları belirleyebilirler.

DAS, bir sismometre gibi tek bir noktada sismik ölçümler yapmak yerine, dev bir deprem sensörü oluşturan kilometrelerce uzunlukta bir dizi gibidir. Eğer bir bölge boyunca zikzaklar çizen bir sürü kablo varsa, daha da iyidir. Chicago Üniversitesi‘nde sismolog olan Sunyoung Park, “DAS’ın en büyük avantajlarından biri aslında bu kabloların çoğunun halihazırda orada olması, yani kolayca temin edilebilmesi" diyor.

DAS, altlarında fiber optik kabloların uzandığı kırsal alanlar gibi uygun sismik istasyonların bulunmadığı yerlerde de veri toplayabilir. Bu kablolar da denizin altında olduğu için – kıyı şeridi boyunca uzanır ve kıtaları okyanuslar boyunca birbirine bağlar – buralardaki depremleri de tespit edebilirler. Daha uzun mesafeler için araştırmacılar, kablolar boyunca her 40 milde bir yerleştirilen ve sinyalleri güçlendiren cihazlar olan “tekrarlayıcıları" kullanıyorlar. Bu durumda, bir sorgulayıcıya geri dönen ışığı analiz etmek yerine, her bir tekrarlayıcıya ulaşan sinyali analiz ediyorlar.

Geçen yıl bilim insanları Peru’daki depremleri tespit etmek için Birleşik Krallık’tan Kanada’ya uzanan bir kabloyu nasıl kullandıklarını anlattılar. Teknik o kadar hassastı ki kablo gelgit hareketlerini bile algılayabiliyordu, yani bu teknik potansiyel olarak sualtı depremlerinin yol açtığı tsunamileri tespit etmek için de kullanılabilir.

Ve geçen ay Scientific Reports dergisinde, ayrı bir araştırmacı ekibi, depremleri tespit etmek için Şili, Yunanistan ve Fransa kıyılarındaki denizaltı kablolarını nasıl kullandıklarını açıkladı. Bu verileri aynı olayları izleyen sismometre verileriyle karşılaştırdılar ve iyi bir uyum sağladılar. İsrail İbrani Üniversitesi‘nde sismolog olan ve makalenin başyazarı Itzhak Lior, “Deprem olurken gerçek zamanlı olarak, optik fiberler kullanılarak kaydedilen sinyalleri analiz edebilir ve depremin büyüklüğünü tahmin edebiliriz" diyor. “Burada oyunu değiştiren şey, fiber boyunca her 10 metrede bir büyüklüğü tahmin edebilmemiz."

Geleneksel bir sismometre tek bir noktada ölçüm yaptığından, büyük araçların geçmesi gibi lokalize veri gürültüsünden etkilenebilir. Lior, “Fiberleriniz varsa, aslında bir depremi gürültüden kolayca ayırt edebilirsiniz, çünkü bir deprem yüzlerce metre boyunca neredeyse anında kaydedilir" diyor. “Eğer bu bir araba ya da tren gibi yerel bir gürültü kaynağıysa, bunu sadece birkaç on metrede görebilirsiniz."

Temel olarak DAS, sismik verilerin çözünürlüğünü önemli ölçüde artırıyor. Bu, son derece hassas olan cihazların yerini alacağı anlamına gelmiyor; daha çok onları tamamlayıcı nitelikte. Genel fikir, deprem merkezlerine daha fazla sismik dedektör yaklaştırarak kapsama alanını genişletmektir. Lior, “Bu anlamda, sismometreniz ya da DAS’ınız olması gerçekten önemli değil" diyor. “Depreme ne kadar yakın olursanız o kadar iyi."

DAS araştırmasının da mücadele etmesi gereken bazı zorluklar var; özellikle de fiber optik kabloların sismik aktiviteyi tespit etmek için değil, bilgi aktarmak için tasarlanmış olması. Park, “DAS kablolarıyla ilgili sorunlardan biri, zemine ‘iyi bağlanmış’ dediğimiz kablolar olmamaları," diyor; yani uygun bir sismometre sarsıntıları tespit etmek için ince bir şekilde ayarlanmış ve konumlandırılmışken, hatlar boruların içine gevşek bir şekilde döşenmiş olabilir. Bilim insanları bir kablonun veri toplamasının yeraltına nasıl döşendiğine bağlı olarak nasıl değişebileceğini araştırıyorlar. Ancak, özellikle kentsel alanlarda kilometrelerce fiber optik kablo olduğu için, bilim insanlarının pek çok seçeneği var. Park, “Çok yoğun olduğu için üzerinde oynayabileceğiniz çok fazla veri var" diyor.

Tel Aviv Üniversitesi‘nde DAS üzerine çalışan jeofizikçi Ariel Lellouch, bir başka engelin de fiber optiklere sürekli olarak lazer darbeleri göndermenin ve sorgulayıcılara dönenleri analiz etmenin ayrıştırılması gereken muazzam miktarda bilgi yaratması olduğunu söylüyor. Lellouch, “Elde ettiğiniz veri miktarı ve işleme, bunların çoğunu muhtemelen sahada yapmanız gerekeceği anlamına geliyor" diyor. “Yani, tüm verileri internete yüklemeyi ve ardından merkezi bir yerde işlemeyi göze alamazsınız. Çünkü siz verileri yüklediğinizde, deprem sizi çoktan geçmiş olacaktır."

Gelecekte, bu işlem aslında sorgulayıcıların kendisinde gerçekleşebilir – sürekli çalışan dedektörlerden oluşan bir ağ yaratılabilir. İnterneti sağlayan aynı fiber optikler, depreme hazırlanmanız için size değerli saniyeler kazandırabilir.

Bu içeriği beğendiyseniz lütfen çevrenizle paylaşınız…