In den gut entwickelten Teilen der Welt, die für Unruhe anfällig sind, einschließlich der Westküste der Vereinigten Staaten, Mexikos, Teilen Europas, Chinas und Japans, haben die Regierungen in empfindliche Erdbebenerkennungssysteme investiert. Laut Sarah Minson, einer Geophysikerin von US Geological Survey, könnten Regionen mit hohem Risiko ohne seismische Überwachung von der Verwendung von Satelliten-Tracking-Technologie in einem Smartphone profitieren, einem Crowdsourcing-Schlüssel für frühe Erdbebenwarnungen.
Im Jahr 2011, als ein kleines (aber relativ starkes) Beben den größten Teil der Ostküste der USA erschütterte, gab es im Rahmen des regionalen Seismographen-Netzwerks kein spezielles Frühwarnsystem (und es gibt es immer noch nicht). In weiten Teilen Südamerikas, des Südpazifiks sowie in Ost- und Zentralasien ist dies auch so, aber diese Orte haben aus rein wirtschaftlichen Gründen keine Warnsysteme - Standardgeräte zur Erdbebenerkennung sind teuer.
In einem Crowdsourced-Erdbeben-Frühwarnsystem können GPS-Sensoren in Smartphones in der Nähe des Epizentrums eines Erdbebens die resultierende Bodenverschiebung erfassen und Warnungen an weiter entfernte Smartphones senden, bevor das Schütteln sie erreicht. (Emiliano Rodriguez Nuesch und Martin Zeta von Pacifico) Laut Sarah Minson könnten Smartphones diese Lücke füllen. Sie ist die Hauptautorin einer neuen Studie in Science Advances, in der das Potenzial für die Verwendung der GPS-Daten von Mobiltelefonen als Frühwarnnetz untersucht wird.
Günstig und dennoch mit ausgefeilter Technologie ausgestattet, sind Handys überall zu finden: Schätzungsweise 7 Milliarden Mobilgeräte sind weltweit im Einsatz.
"Die Leute erkennen, dass Handys unglaubliche Werkzeuge für die Wissenschaft sein können", sagt Minson. „Der Vorteil von Crowdsourcing besteht darin, dass es eine Menge Sensoren gibt, aber auch eine Menge kleiner Handheld-Computer, die Strom verarbeiten“ und Daten schnell verarbeiten können.
Mobile GPS-Daten wurden jedoch nicht ernsthaft für seismische Zwecke untersucht, vor allem, weil Mobiltelefone Ihren genauen Standort nicht genau bestimmen können und weil die Leute mit vielen Apps experimentieren, die nichts mit dem Abhören von Erdbeben zu tun haben. Was Telefone jedoch können, ist die Kommunikation mit triangulierten Satelliten, um Ihre sehr inkrementellen Bewegungen von einem Punkt zum anderen zu erfassen - nur einen Zentimeter von einer vorherigen Position entfernt.
Diese Bewegungsverfolgung ist der Schlüssel zur Erdbebenerkennung, bei der die Messung der Verschiebung oder die Bewegung eines Fehlers ebenso wichtig sind wie die Erschütterung einer Person. Wenn genügend Leute Geräte haben, die diese Bewegung aufzeichnen und melden, würde eine App, die darauf ausgelegt ist, eine Warnung basierend auf diesen aggregierten Daten zu übertragen, ein ziemlich genaues Frühwarnwerkzeug darstellen.
Das meiste Beben, das Sie während eines Erdbebens spüren, wird durch Sekundärwellen oder s- Wellen verursacht, die sich mit einer Geschwindigkeit von zwei Meilen pro Sekunde durch die Erde bewegen. In Regionen, die kilometerweit vom Epizentrum entfernt sind, können die Daten jedoch viel schneller übertragen werden und schneller als die poky s Wellen. Schon ein paar Sekunden Vorwarnzeit können wertvoll sein - Zeit genug, um beispielsweise ein Skalpell abzusetzen oder um es einem Lehrer zu ermöglichen, Schüler unter Tische zu bekommen. Es ist auch eine beruhigende Tugend, vor einem plötzlichen Zittern gewarnt zu werden.
Im Falle des Erdbebens in Mineral, Virginia, in Städten wie Washington, DC, die 134 Meilen entfernt sind, hätte dies eine Vorankündigung von etwa 40 Sekunden zur Folge gehabt. Abhängig von den Parametern in einer potenziellen Handy-App, denkt Minson, dass genügend Benutzer in der Nähe des Epizentrums Daten einbringen, um einen Fehlalarm auszuschließen. In wenigen Sekunden könnte eine Warnung ausgelöst und gesendet werden.
Relativ wenige Geräte müssten eingeschaltet werden. Im Rahmen ihrer Forschung hat Minson die tatsächlichen GPS-Daten von 462 Überwachungsstationen in Japan, die während des Tohoku-Bebens mit Stärke 9, 0 2011 erfasst wurden, mit hypothetischen Daten abgeglichen, die widerspiegeln, was ein Mobiltelefon in einer solchen Situation erzeugen würde. Die Kurven, die die permanente Verschiebung der Erdkruste an den Stationen maßen, stimmten sehr genau überein. Minson schätzt, dass nur 0, 0004 Prozent der 127 Millionen Einwohner Japans Handys benötigen, um dieselben Daten wie diese Überwachungsstationen zu erfassen.
Es gibt jedoch ein paar Fänge. Zuallererst funktioniert die Technik wirklich nur bei ziemlich starken Erdbeben über einer Stärke von 7 auf der Richterskala. Zweitens hängen nicht viele Handys auf dem Meeresboden, wo viele Beben entstehen. Und schließlich haben Telefongesellschaften bisher keine große Neigung gezeigt, den Zugriff auf die unformatierten Standortdaten zuzulassen, die ihre Geräte sammeln.
"Nichts davon kann passieren, es sei denn, es gibt eine Möglichkeit, auf die Daten der Telefone zuzugreifen", sagt Minson.
Der Geophysiker arbeitet bereits daran, im nächsten Jahr ein von USAID finanziertes Pilotprogramm zu starten, um Hunderte von Mobiltelefonen und sekundären externen GPS-Sensoren einzusetzen. Ausgebreitet in einem Netzwerk in ganz Chile, einer Region mit hoher seismischer Aktivität und ohne funktionierendes Frühwarnsystem, können Forscher Echtzeitdaten von den externen Sensoren erfassen, wenn Erdbeben auftreten.
John Vidale, Seismologe an der University of Washington, der seit langem an Frühwarnsystemen arbeitet, lobt Minsons Idee, Mobiltelefone für GPS-Daten abzubauen, als sinnvoll und innovativ. Er weist jedoch darauf hin, dass Telefone niemals sensible wissenschaftliche Geräte ersetzen können.
„Frühwarnsysteme für Handy-Erdbeben sind in manchen Situationen eine großartige Lösung, insbesondere in der Dritten Welt und dort, wo Erdbeben selten sind“, sagt Vidale. „Aber Telefone werden niemals in der Tiefe des Untergrunds positioniert sein, was speziellen Seismometern ihre enorme Empfindlichkeit verleiht. Ich gehe davon aus, dass Orte wie Japan, Taiwan und die Westküste sich für anspruchsvollere und speziellere Systeme einsetzen werden. “
Minson merkt an, dass ein großer Vorteil von Mobiltelefonen darin besteht, dass sie häufig aktualisiert werden.
"Wenn wir Daten von Crowdsourcing-Mobiltelefonen ausleihen, ersetzen die Benutzer ihre alten Telefone alle zwei Jahre durch die beste Technologie", sagt sie. "Wir würden die besten und schicksten Daten aller erhalten."
