NASA चे GUARDIAN सिस्टम सुनामी आघात करण्यापूर्वी पकडते

सुनामी इशारेमध्ये महत्वाचे मिनिटे

जेव्हा एक प्रमुख समुद्र तळाचे भूकंप सुनामी निर्माण करते, तेव्हा epicenter जवळील समुदायांसाठी शोध आणि landfall दरम्यान खिडकी मात्र पंधरा मिनिटे असू शकते. सावधानीचा प्रत्येक अतिरिक्त मिनिट थेट वाचवलेले जीवन म्हणून अनुवादित होतो — ज्या लोकांना उंच जमीन मिळते, जे inundation zone मधून बाहेर येतात, जे अन्यथा मृत्यू होईल. NASA असे तंत्रज्ञान विकसित करत आहे जे सरावाहिक ocean-floor sensor नेटवर्क डेटा संकलित करू शकते आणि प्रसारित करू शकते सुनामीचे atmospheric signature पकडून त्या खिडकीमध्ये अर्थपूर्ण मिनिटे जोडू शकते.

हे तंत्रज्ञान GUARDIAN — GNSS Upper Atmospheric Real-time Disaster Information and Alert Network — असे म्हणतात आणि हे एक तत्वावर कार्य करते जे अलीकडे असंभव असे दिसत होते. जेव्हा सुनामी महासागरातून प्रसारित होते, तेव्हा ते त्याच्या वर atmosphere मध्ये давление लाटा निर्माण करते. ही atmospheric लाटा केवळ क्षैतिज नाही तर वरच्या दिशेने प्रसारित होतात, ionosphere पर्यंत पोहोचतात — वरच्या atmosphere ची विद्युत चार्ज केलेली स्तर — जेथे ते electron घनताडेमध्ये measurable विघ्न निर्माण करतात जे GPS सिग्नल प्रसारणावर परिणाम करतात.

GUARDIAN अदृश्य लहरी कसे शोधते

पृथ्वीवर नेविगेशन सक्षम करणारे GPS तारकांचे संग्रह, GUARDIAN संकल्पनेमध्ये, एक अनपेक्षित सुनामी सेंसर म्हणून काम करते. पृथ्वीवरील प्रत्येक GPS receiver सतत ionosphere मधून जाणारे सिग्नल प्राप्त करते. एक tsunami-generated atmospheric давление लहर ionosphere ला हल्के पणे पण measurably विकृत करते, GPS signal प्रसारण डेटामध्ये विसंगती सादर करते जी trained algorithms ionospheric variability च्या पार्श्वभूमीमधून वेगळे करू शकतात.

कारण GPS सिग्नल विश्वव्यापी हजारो ground stations आणि अब्ज consumer devices द्वारे एकाच वेळी प्राप्त केले जातात, GUARDIAN system कोणत्याही dedicated hardware स्थापित न करता एक दाट, जागतिकरीत्या वितरित sensor नेटवर्क मधून ionospheric विघ्न डेटा एकत्र करू शकते. Processing आव्हान हे प्रामाणिक सुनामी सिग्नल ionospheric डेटामधील लक्षणीय पार्श्वभूमी आवाज पासून वेगळे करणे — एक समस्या जी NASA संशोधकांनी ऐतिहासिक सुनामी घटना आणि त्यांचे characteristic ionospheric signatures वर प्रशिक्षित machine learning मॉडेल्स द्वारे संबोधित केली आहे.

NASA द्वारा या आठवड्यात प्रकाशित केलेले एक नवीन डेटा visualization 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai volcanic eruption आणि संबंधित सुनामी हे एक test case म्हणून वापरून GUARDIAN च्या detection क्षमता प्रदर्शित करते. visualization दर्शविते की त्या घटनेकडून atmospheric давление लहर atmosphere मधून वरच्या दिशेने कसे प्रसारित झाली आणि ionospheric विघ्न निर्माण केले जे खालचे महासागर मधील physical सुनामी लहरीच्या आधी पसरले.

अतिरिक्त इशारच्या मिनिटे

Hunga Tonga घटनेमध्ये, GUARDIAN च्या ionospheric detection NOAA द्वारे संचालित DART नेटवर्कच्या seafloor давление sensors च्या तुलनेत सुमारे 10 ते 15 मिनिटांचा अतिरिक्त इशारा वेळ प्रदान करेल. Hawaii आणि US West Coast च्या समुदायांसाठी, DART प्राथमिक सुनामी इशारा डेटा प्रदान करते. सुनामी स्रोतापास जवळील समुदायांसाठी — Pacific island nations सह — short प्रसारण वेळ आणि DART नेटवर्क घनता मर्यादा म्हणजे कोणताही अतिरिक्त इशारा विशेषत: मूल्यवान आहे.

अतिरिक्त इशारा वेळ लहर प्रसारणाच्या भौतिकशास्त्रातून येतो: सुनामी स्रोतापासून acoustic आणि atmospheric давление लाटा atmosphere मध्ये sound च्या वेगात प्रवास करतात, जो महासागरातील सुनामी लहरीच्या वेगापेक्षा वेगवान आहे. GUARDIAN atmospheric signature पकडते, जो दौडते, rather than physical लहर seafloor давление sensor पर्यंत पोहोचण्याची प्रतीक्षा करणे.

NASA सध्या NOAA सह काम करत आहे, जो official US सुनामी इशारा प्रणाली संचालित करते, integration protocols वर जे GUARDIAN डेटा operational इशारा alerts मध्ये समाविष्ट करेल. दोन्ही agencies ने एक joint कार्य गट स्थापित केला आहे जो मूल्यमापन करत आहे की GUARDIAN detections ला इशारा निर्णय प्रक्रियेत traditional seafloor sensor डेटा सह कसे weighted केले पाहिजे.

Sensing क्षमता विस्तारित करणे

Ionospheric sensing च्या तत्वाचे जे GUARDIAN सुनामी detection वर लागू होते, इतर geophysical hazard domains मध्ये संभाव्य अनुप्रयोग आहेत. Volcanic eruptions, large explosions, आणि major earthquakes ही सर्व atmospheric давление लाटा निर्माण करतात characteristic ionospheric signatures सह. तच्याच global GPS infrastructure जे GUARDIAN च्या सुनामी detection सक्षम करते, ती इतर hazards वर appropriate algorithm development सह लागू केली जाऊ शकते.

NASA असे देखील शोधत आहे की GPS-based ionospheric sensing ची sensitivity dedicated GPS reference stations च्या नेटवर्क deployment द्वारे enhance केली जाऊ शकते regions मध्ये जे currently existing ground receiver network च्या sensor घनता द्वारे underserved आहेत. Pacific island region, जेथे अनेक at-risk समुदाय स्थित आहेत, continental US आणि Europe च्या तुलनेत relatively sparse GPS ground station coverage आहे, area मध्ये ionospheric monitoring च्या resolution मर्यादित करते जेथे सर्वात मोठे tsunami risk आहे.

GUARDIAN team ने त्यांची detection methodology प्रकाशित केली आहे आणि underlying software tools ला international scientific समुदायांना उपलब्ध करत आहेत, parallel development efforts सक्षम करण्याच्या उद्देश्यासह countries मध्ये ज्यांचे independent space programs आणि GPS ground networks आहेत. Japan, ज्याकडे world's densest GPS ground station network आहे आणि जे world's most severe tsunami risks काही मोजणे करते, त्याचे own national research programs द्वारे GUARDIAN च्या methodology मूल्यमापन करत आहे.

विस्तृत NASA Disaster Monitoring Mission चा भाग

GUARDIAN अनेक NASA programs पैकी एकाचे प्रतिनिधित्व करते जे terrestrial disaster monitoring आणि इशारा applications साठी existing space infrastructure leverage करतात. NASA च्या ARIA program ने synthetic aperture radar satellite डेटा वापरून near-real-time मध्ये earthquake नुकसान मॉप केले, तर GRACE-FO satellite mission groundwater depletion monitor करते आणि drought early warning applications मध्ये लागू केले गेले आहे. या programs मधील common thread म्हणजे space-based scientific infrastructure ची repurposing practical societal benefit साठी — एक mandate जो NASA ने increasingly त्याच्या mission च्या core part म्हणून basic science आणि human exploration सोबत जोर दिला आहे.

हा लेख NASA च्या reporting वर आधारित आहे. मूल लेख वाचा.