چرا بايد به هزاران سال گذشته نگاه كنيم تا در پيش‌بيني زلزله‌ها ماهرتر شويم؟
زمين‌لرزه يا زلزله به لرزش ناگهاني پوسته‌ي زمين گفته مي‌شود. دليل وقوع زلزله را مي‌توان افزايش بيشازحد فشار به طبقات دروني زمين براثر تجمع انرژي در آن دانست. اين فشار به گسستگي در سنگ‌هاي سطح زمين منجر مي‌شود. حركت صفحات زمين در امتداد اين گسستگي‌ها با جابه‌جايي توأم است. لايه‌هاي بالايي سطح زمين همواره تحت‌تأثير نيرو و تنش‌هاي متعددي هستند؛ اما زماني‌كه اين تنش‌ها بيشازحد تحمل لايه‌ها شوند، شاهد گسيختگي آن‌ها هستيم. زلزله يا زمين‌لرزه زماني رخ مي‌دهد كه دو لايه يا بلوك از سطح زمين روي يكديگر مي‌لغزند.
در اين حالت، معمولا يكي از لايه‌ها ثابت و ديگري متحرك است كه به لايه‌ي متحرك «گسل» مي‌گويند. در عمق پايين‌تر از سطح زمان، نقطه‌اي وجود دارد كه عامل اصلي ايجاد لرزه است و آن را Hypocenter مي‌نامند. امتداد اين نقطه در سطح زمين Epicenter نام دارد كه عموما از آن به‌عنوان مركز زمين‌لرزه نام برده مي‌شود. در تاريخ زندگي انسان روي كره‌ي زمين، زلزله‌هاي متعددي رخ داده است؛ زلزله‌هايي كه به مرگ و خسارت‌هاي مالي اعجاب‌آوري منجر شده‌اند. در اين مقاله، مطالعه مي‌كنيم كه چرا بايد به هزاران سال گذشته نگاه كنيم تا در پيش‌بيني زلزله‌ها ماهرتر شويم.
يازده مارس ۲۰۱۱، زمين‌لرزه‌اي ويرانگر در امتداد بخشي از گسل رخ داد كه دانشمندان معتقدند بيش از هزار سال بود كه از هم گسسته نشده بود. اين زمين‌لرزه باعث ايجاد سونامي‌اي شد كه مرگ بيش از پانزده‌هزار نفر در ژاپن و حادثه‌ي هسته‌اي جدي در نيروگاه فوكوشيما را به‌دنبال داشت. در پي زلزله‌ي نُه‌ريشتري و سونامي و ازكارافتادن ماشين‌آلات نيروگاه هسته‌اي شماره‌‌يك فوكوشيما متعلق به شركت نيروي برق توكيو و نشت مواد راديواكتيو، يكي پس از ديگري حادثه‌ي فجيعي به‌وقوع پيوست. بعد از حادثه‌ي چرنوبيل، متخصصان اين حادثه را بزرگ‌ترين فاجعه‌ي اتمي مي‌دانند و ازانديشه متخصصين پيچيدگي، آن را در مقام نخست فجايع اتمي جهان قرار مي‌دهند؛ چراكه تمام رآكتورهاي نيروگاه فوكوشيما در‌نتيجه‌ي اين رويداد با اشكال مواجه شد.
در زمان وقوع زلزله، رآكتور ۴ خالي از سوخت بود و راكتورهاي ۵ و ۶ خاموش و كاملا سرد بودند. باقي رآكتورها با وقوع زلزله به‌طورخودكار خاموش و ژنراتورهاي اضطراري براي فعال‌كردن پمپ‌هاي آب و خنك‌كردن رآكتورها روشن شدند. محوطه‌ي نيروگاه با سدي دريايي محافظت مي‌شد كه براي مقابله با سونامي ۵٫۷ متري كفايت مي‌كرد؛ ولي دربرابر امواج ۱۴ متري بي‌استفاده بودند كه ۱۵ دقيقه بعد از زلزله آغاز شدند.
در نتيجه‌ي اتفاق يادشده، محوطه‌ي نيروگاه كاملا در آب غرق شد و ژنراتورها كه در ارتفاعي پايين‌تر از سطح دريا و تابلوهاي برق كه در طبقه‌ي پايين رآكتورها قرار داشتند، همگي به زير آب رفتند. براثر قطع ارتباط با شبكه‌ي برق و ازكارافتادن پمپ‌ها، كار خنك‌كردن رآكتورها متوقف شد. سپس، دماي رآكتورها از حد مجاز افزايش يافت؛ در‌حالي‌كه سيل و زلزله كمك‌رساني را تقريبا ناممكن كرده بود.
اين زلزله در فوكوشيما با بزرگي حدود ۹ درجه بزرگ‌ترين زلزله‌ي ژاپن از سال ۱۹۰۰ بود و در پي آن فجايع بسياري رقم خورد و تمام محاسبات دقيق محققان ژاپني و ديگر كشورها را دگرگون كرد. اين زلزله در نزديكي استان سنداي در شمال‌شرقي ژاپن روي داد و كانون زلزله در ژرفاي ۲۵ كيلومتري محدوده‌اي به مساحت حدود چهارصد در دويست كيلومتر بود و زمان گسيختگي گسل آن ۱۷۳ ثانيه (نزديك به سه دقيقه) طول كشيد.
براساس آمار رسمي كشور ژاپن، اين زلزله با ۱۵،۶۵۰ نفر كشته، ۶۰۱۱ نفر مجروح و ۳۲۸۷ نفر ناپديد و تخريب يا آسيب به ۱۲۵،۰۰۰ ساختمان، خسارات فراواني بر دوش اين كشور بر جاي گذاشت. پس از اين زلزله، ۴.۴ ميليون ساختمان با قطع برق و ۱.۵ ميليون ساختمان با قطع آب مواجه شدند. زلزله‌ي فوكوشيما را مي‌توان يكي از رويدادهاي مخرب لرزه‌اي مهم در ابتداي سده‌ي بيست‌و‌يكمِ دنياي پيشرفته صنعتي دانست.
وقوع زمين‌لرزه در امتداد گسل‌هايي كه صدها يا هزاران سال از هم گسسته نشده‌اند، امري متداول است؛ چراكه ميزان حركت تكنوتيكي در طول گسل‌هاي فردي از كمتر از يك ميلي‌متر تا چندين سانتي‌متر در سال متفاوت است. هنگام زلزله‌هاي آسيب‌رسان، هر گسل مي‌تواند چند ثانيه پس از شروع رويداد، يك متر يا بيشتر (بيش از بيست متر در زلزله‌ي ۲۰۱۱ ژاپن) بلغزد. قبل از وقوع چنين اتفاقي، صدها يا هزاران سال طول مي‌كشد تا تنش كافي روي گسل ذخيره شود.
اين فواصل طولاني ميان زلزله‌هاي آسيب‌رسان ارزيابي خطرهاي گسل را به امري دشوار تبديل مي‌كند؛ زيرا بسياري از داده‌هاي اطلاع‌رساني برآورد خطر ما به سوابق تاريخي مربوط است كه به حداكثر صدها سال پيش باز مي‌گردد. بااين‌حال، زمين اسرار زلزله‌هاي ميليون‌ها ساله را در صخره‌ها جا داده است. با مطالعه‌ي آن‌ها و گردآوري داده‌ها، مي‌توان ايده‌ي بهتري درباره‌ي محل وقوع زلزله بزرگ بعدي مطرح كرد.
در صد سال اخير، فقط از ابزارهاي پيشرفته‌ي علمي براي اندازه‌گيري و پايش زمين‌لرزه‌ها و ثبت داده‌ها استفاده كرده‌ايم. سوابق مكتوب زمين‌لرزه‌ها به چند صد سال پيش بازمي‌گردد؛ اما با‌توجه‌به محاسبات خطر در رويدادهايي كه در بازه‌ي زماني نسبتا كوتاهي درمقايسه‌با متوسط مدت طولاني بين زمين‌لرزه‌ها روي گسل‌هاي منفرد رخ داده، ممكن است باعث شود اطلاعات مربوط به گسل‌هاي از‌هم‌گسسته‌نشده را از دست بدهيم.
به‌عنوان مثال، در آپنيس مركزي در ايتاليا زمين‌لرزه‌ي سال ۲۰۱۶ به كشته‌شدن سيصد نفر در امتداد گسل شناخته‌شده‌اي منجر شد كه در گذشته، منشأ هيچ‌يك از زلزله‌هاي تاريخي نبود. بيست‌و‌چهارم آگوست، اين زمين‌لرزه به بزرگي ۶٫۲ ريشتر در بخش مركزي ايتاليا در جنوب پروجا در ۷۶ كيلومتري جنوب‌غربي شهر در عمق ۱۰ كيلومتري روي داد. شدت اين زلزله به‌حدي بود كه برخي ساختمان‌هاي رُم نيز چند ثانيه تكان خورده بودند. زمين‌لرزه‌هاي تاريخي به ما سرنخ مي‌دهد چه نوع زلزله‌اي مي‌تواند در نقاط خاصي رخ دهد. در همان منطقه‌ي زلزله و سونامي بزرگ ژاپن در سال ۲۰۱۱، زلزله‌ي سانريكو در سال ۸۶۹م رخ داده بود.
داده‌هاي زمين‌شناسي
اگرچه شواهد بلندمدت‌تري وجود دارد كه مي‌تواند كمك كند اين امر ازطريق تجزيه‌و‌تحليل زمين‌شناسان روي ساختارهاي فيزيكي گسل‌ها و مطالعه تغييرات در سطح زمين ناشي از حركاتي است كه در مدت ميليون‌ها سال اتفاق افتاده است. از اين داده‌ها مي‌توان براي شناسايي تغيير شكل حاصل از چندين زلزله در طول هزاره‌ها استفاده كرد. تكنيك‌ها شامل رديابي همان سطح يا رسوب يا سازه‌تاريخ مندرج است كه ازطريق يك گسل جابه‌جا شده است و استفاده از آن براي اندازه‌گيري ميزان حركتي به‌كار گرفته مي‌شود كه در يك دوره‌ي زماني يا مستقيما اندازه‌گيري يا ازطريق زمان‌بندي نسبي وقايع مختلف زمين‌شناسي استنباط مي‌شود.
همچنين، مي‌توانيم از رسوبات براي شناسايي سونامي‌هاي گذشته استفاده كنيم. در ژاپن، محققان دريافتند كانسارهاي سونامي در زير سواحل و امتداد آن‌ها مدفون شده است كه نشان‌دهنده‌ي ميزان رسيدن سونامي در گذشته است. اين موضوع به ما سرنخ‌هايي درباره‌ي مكان و اندازه‌ي آن‌ها مي‌دهد. بنابراين چرا به‌صورت سنتي از چنين داده‌هايي در محاسبات خطر كاملا استفاده نمي‌شود؟ مسئله اين است كه جمع‌آوري چنين داده‌هايي شايد دشوار باشد و جزئيات كافي براي نشان‌دادن اين حقيقت نداشته باشد كه كدام گسل‌ها يا قسمت‌هاي يك گسل سريع‌تر از بقيه حركت كرده‌اند. درصورت امكان دستيابي به داده‌هاي مرتبط و دقيق، استفاده از آن براي كساني آسان نيست كه گسل‌ها را مدل‌سازي و براي پيش‌بيني احتمال وقايع جديد تلاش مي‌كنند.
گردآوري داده‌ها
دانشمندان براي پيش‌بيني زلزله‌ها راهكارهاي مختلفي را مطالعه مي‌كنند؛ مثلا جمع‌آوري داده‌هاي محيطي مناطق زلزله‌خير و مطالعه الگوي محيطي پيش و پس از وقوع زلزله. باوجوداين، فريدمن فرئوند (Friedemann Freund)، كريستال‌شناس دانشگاه سن‌خوزه‌ي كاليفرنيا، انديشه متخصصينيه‌ي ديگري براي پيش‌بيني زلزله ارائه داده است. فرئوند عقيده دارد پيش از وقوع زلزله، مجموعه‌اي از موج‌ها دامنه‌ي مغناطيسي زمين را تحت‌تأثير قرار مي‌دهند كه درصورت شناسايي اين تغييرات، مي‌توان وقوع زلزله‌ها را به‌درستي پيش‌بيني كرد.
پس از مطالعه‌ي چندين زلزله در گوشه‌گوشه‌ي جهان، تيم فرئوند به نتايجي درباره‌ي وجود الگوهايي رسيدند. پيش از وقوع زلزله در مناطقي كه اين حادثه‌ي طبيعي در آن روي داده، پالس‌هاي منطقي در مركز زلزله افزايش يافته است. اين پالس‌ها قوي‌تر و فاصله‌ي زماني انتشار آن‌ها نيز نزديك‌تر شده است. براي مثال، مي‌توان به زلزله‌ي ۵/۴ ريشتري روي‌داده در خارج سن‌خوزه اشاره كرد. هفته‌ها پيش از وقوع زلزله، دستگاه‌هاي تعبيه‌شده در اين مناطق انتشار پالس‌هاي غيرمعمول مغناطيسي را در اين منطقه ثبت كرده‌اند. ساعاتي پيش از وقوع زلزله نيز شدت اين پالس‌ها شديدتر شده و فاصله‌ي انتشار نيز به حداقل ميزان موجود رسيده است. جوانا فاور واكر، مدرس ارشد در كاهش خطر زلزله، نيز به‌نقل از theconversation مي‌گويد:
جزوي از گروهي هستم كه به‌دنبال رفع اين شكاف ميان دسترسي است؛ بنابراين، كساني كه ريسك را محاسبه مي‌كنند، شواهد موجود در دَه‌ها‌هزار سال را در مدل‌هاي خود مي‌توانند ادغام كنند. گروهي بين‌المللي تشكيل داده‌ايم كه از افراد باتجربه در جمع‌آوري داده‌هاي اوليه در زمين تا متخصصان ماهر در زمينه‌ي مدل‌سازي گسل در آن گرد هم آمده‌اند.اولين تلاش ما تشكيل پايگاه داده‌اي است كه نقشهبرداري از گسل و نرخ لغزش آن را در قالب دسترسي آزاد گرد هم آورد. از اين داده‌ها براي شناسايي گسل‌هايي استفاده مي‌كنيم كه بيشترين خطر را در سايت‌هاي خاص دارند. به‌عنوان مثال، با نگاهي به شهر لاكوئيلا در ايتاليا كه در زلزله‌ي سال ۲۰۰۹ خسارت زيادي ديد، يافته‌هاي اوليه نشان مي‌دهد فقط گسل‌هاي نزديك به شهر نيستند كه به‌عنوان تهديد به شمار مي‌روند؛ بلكه خطر فراوان گسل‌هاي سريع دور از شهر مانند حوزه‌ي فوچينو وجود دارد. اين مسئله عامل زلزله‌ي سال ۱۹۱۴ بود كه ۳۳ هزار نفر كشته بر جاي گذاشت.
براي كاهش خطر زلزله‌ها چه كاري مي‌توانيم انجام دهيم؟
زندگي روي كره‌ي زمين و حضور انسان روي آن، با بلايا و حوادث طبيعي متعددي عجين شده است كه گريزي از آن نيست؛ بااين‌حال، با مديريت صحيح و اقدامات پيشگيرانه و آگاه‌سازي جامعه مي‌توان اثرهاي اين بلايا را كاهش داد. براساس آمارهاي بين‌المللي، در ۲۷ سال گذشته تقريبا چهار‌ميليون نفر براثر بلاياي طبيعي در جهان جان باخته و بيش از سه‌ميليارد نفر آسيب ديده‌اند و افزون‌بر ۲۴۰ ميليارد دلار خسارت‌هاي مالي بر ساكنان زمين وارد شده است.
در زمينه‌ي پيش‌بيني زلزله‌ها قطعيتي وجود ندارد. تاكنون، دانشمندان روش‌هاي متعددي به‌كار گرفته‌اند كه البته هيچ‌يك از آن‌ها زمان و مكان و شدت زلزله را نمي‌توانند دقيقا تخمين بزنند. آن‌ها تنها با الگوي زلزله‌هاي رخ‌داده به‌طور تقريبي سرعت لايه‌ها در اطراف گسل را برآورد مي‌كنند و پيش‌بيني حدودي از زمان وقوع زمين‌لرزه‌ي بعدي ارائه مي‌دهند كه در مواردي نيز خطاي زيادي دارد. ازاين‌رو، اگر در مقاله يا خبري با پيش‌بيني زلزله مواجه شديد، به‌هيچ‌وجه به آن استناد نكنيد و با انتشارش شايعه نسازيد.
در برخي از پيشرفته‌‌ترين مراكز دنيا، مطالعاتي در زمينه‌ي آب‌و‌هوا و درك حيوانات از وقوع زلزله در آينده‌ي نزديك در حال انجام است كه البته به نتيجه‌‌هاي چندان مطلوبي نرسيده است. بااين‌حال، براي كاهش مخاطرات زلزله در نقاط مختلف دنيا، مطالعات و تحقيقات جامعي درباره‌ي شناخت اثرهاي زلزله بر سطوح شهري و تشخيص مناطق با خطر‌پذيري چشمگير بايد انجام شود. برنامه‌ريزي كاهش خسارات ناشي از زلزله در مناطقي با خطر‌پذيري زياد با كاهش آسيب‌پذيري شهرها، خسارات و مخاطرات ناشي از وقوع زلزله را مي‌تواند كاهش دهد. اولين فايده داشتن داده‌هاي كافي درباره‌ي خطر است تا دولت‌ها، مقام‌هاي حفاظت مدني، بيمه‌ها و ساكنان بتوانند منابع را در اولويت قرار دهند.
در‌حال‌حاضر، زمين‌لرزه‌ها را نمي‌توان پيش‌بيني كرد يا تاريخ و زمان وقوع آن را گفت و مشخص نيست هرگز با دقت خواهيم توانست اين كار را انجام دهيم يا خير. باوجوداين، با تعيين مدل احتمالي مي‌توان مشخص كرد كه در چه مواقعي حوادث بيشتر و سنگين‌ترين خسارت انتظار مي‌رود. تلفيق شواهد بلندمدت درك بهتري از علم در‌معرض خطر زلزله درمقايسه‌با استفاده‌ي صرف از سوابق تاريخي نسبتا كوتاه مي‌تواند ارائه دهد؛ همان‌طور‌كه در اكثر اشكالات زمين‌شناسي بايد از هر سر نخ ممكن براي حل معماي وقوع زلزله استفاده كرد.
هم انديشي ها