Előfizetés a lapra

Hol rengett a föld?

A hét kutatója, földrengés, geofizika, interjú, szeizmológia

2019/12/04

Aligha kell bizonygatni, mennyire fontos a földrengések helyének gyors és pontos meghatározása, ez azonban korántsem egyszerű feladat. Bondár István geofizikus neve világszerte ismert ebben a témában, hiszen az ő nevéhez fűződik a helymeghatározásra szolgáló eljárások legjobb változata. Az MTA CSFK Kövesligethy Radó Szeizmológiai Obszervatórium tudományos tanácsadója évtizedekig dolgozott külföldön, néhány éve tért haza. Vele beszélgettünk pályájáról, kutatásairól, természetesen bemutatva azt is, miért nem olyan egyszerű válaszolni a címben feltett kérdésre.

(TRUPKA ZOLTÁN FELVÉTELE)

– Sokfelé dolgozott a világban...

– Geofizikusként végeztem az ELTE TTK-n, és elmentem Olaszországba két és fél évre, aztán az USA-ban töltöttem ugyanennyi időt, majd Bécsben csatlakoztam az Atomcsend Egyezmény Szervezethez. Utána visszamentem Amerikába, ahol kifejlesztettem egy új földrengésmeghatározó módszert, majd az Egyesült Királyságban a Nemzetközi Szeizmológiai Intézetben dolgoztam. Öt évvel ezelőtt úgy döntöttem, hogy elég volt a nomád életből és hazaköltöztem.

– Hogyan és miért született az ön nevéhez fűződő eljárás?

– Szükségből jött létre, mert azok a helymeghatározó algoritmusok, amiket egészen mostanáig használtak, olyan feltételezéseken alapulnak, amelyek a 70-es évekből származnak. Akkor még kicsi volt a számítógépes kapacitás, nem lehetett bonyolultabb levezetéseket futtatni. Az egyik legfontosabb alapfeltételezés az volt, hogy a megfigyelések egymástól függetlenek. Ezzel nem lenne semmi baj, de ha az ember ránéz a szeizmológiai állomások hálózatára, látja, hogy Európában, Japánban. Kaliforniában rengeteg van, Afrikában gyakorlatilag egy sem és persze az óceánokon sincs. A beérkező földrengéshullámok útjai nagyon hasonlók, hiszen elég sűrűn helyezkednek el a meglévő állomáscsoportok. Ráadásul az említett kapacitáshiány miatt egydimenziós sebességmodellt használunk, így akár 5-10 kilométeres helymeghatározási hibát is véthetünk. Ez természeti katasztrófa esetén is nagy eltérés, de gondoljunk csak az atomcsend egyezményre, amely az illegális atomrobbantásokat figyelte. Nagyon nem mindegy, hogy Irakban vagy Iránban robbantottak, esetleg Kínában vagy Észak-Koreában stb. Az én karrierem végül is erről szólt, hogy ezt a problémát sikerült nagyjából megoldani.

– Hogyan?

– Figyelembe vettem a számításoknál azt a bizonyos korrelációt.

– Ez így egy matematika fogásnak tűnik, de emellett bizonyára bőven van benne geofizika is.

– Igen, mert amit mérünk, az a földrengéshullámok beérkezési ideje. Naponta ezernyi kisebb-nagyobb rengés történik a világban és a beérkező jelekből ránézésre nem lehet megmondani, melyik honnan jött. Az első lépés az, hogy a detekciós halmazból eseményeket kell formázni. Ez nem egy egyszerű lineáris feladat. Sokféle megoldása van, ezért általában a legvalószínűbbet próbáljuk alkalmazni, és amikor a jelek beérkezése úgy van csoportosítva, hogy azok egy-egy eseményt alkotnak, akkor jön a földrengés helyének meghatározása. Ez a szeizmikus veszélyeztetettség tanulmányozása miatt is nagyon fontos, mert a rengések pozíciója kirajzolja a törésvonalakat.

A

B

A Kárpát-medence földrengésként azonosított eseményeinek 1996 és 2016 között mért (A), valamint a nemrég digitálisan pontosított (B) helyszíneinek összehasonlítása

Bár a Föld háromdimenziós bolygó, de az említett számítógépes korlátok miatt egydimenziós sebességmodellt alkalmazunk. Ez azonban olyan területeken, ahol fontos a rétegek szerkezete, hibás eredményeket hoz.  Például a szubdukciós zónákban, de még itt a Pannon-medencében is, ami olyan, mint egy tenger csak halak nem úszkálnak benne. Úgyhogy nekünk kell kifejleszteni a helyi sebességmodelleket és most a XXI. század elején jutottunk el arra a pontra, hogy a háromdimenziós sebességmodellek kezdenek olyan felbontást adni, hogy lehet őket használni földrengések helymeghatározására. Ez egyébként a hipocentrum helyét adja meg. Paraméterei: hosszúság, szélesség, mélység és kipattanási idő. Ezután jön a magnitúdószámítás, vagyis a földrengés erősségének a kiszámítása.

– Van jelentősége a helymeghatározás szempontjából annak, hogy mi történik odalent?

– Egy „sima” robbantás pontforrásként viselkedik, és minden irányba kisugározza az energiát. Egy földrengésnél két kőzetlemez vagy elmozdul egymás mellett, vagy lezökken, vagy föltolódik, attól függően milyenek a helyi feszültségviszonyok. Ahogy India ütközik Ázsiának és ettől gyűrődik fel a Himalája, az tipikusan feltolódó földrengéseket kelt. Az egymás mellett eltolódó lemezek klasszikus példája a Szent András törésvonal. Vannak lezökkenések is, ezek a szubdukciós övezetekben találhatók.

Ez a három alaptípusa van a földrengéseknek és az energia kisugárzásuknak is különböző mintája van. Vannak olyan helyek, ahol az első elmozdulás fölfele indul, van ahol lefelé, és vannak olyan pontok, ahol nem látunk semmit, mert pont rajta vagyunk egy olyan síkon, ahol nincs mérhető elmozdulás. A földrengések és a robbantások megkülönböztetésének alapja az, hogy a forrásmechanizmus egészen más. Ezt meg lehet határozni a hullámformákból.

Piros négyzettel vannak jelölve az ismert bányák, kék körrel pedig azok a helyek, ahonnan szeizmo-akusztikus jeleket észleltek, és sok helyen szépen egybeesnek az ismert bányákkal

(FORRÁS: KISZELY MÁRTA)

A földrengést általában kettős erőpárral modellezik. Ott, ahol kipattan, törik a kő, hő szabadul fel, de ahogy távolodunk tőle, egyre inkább rugalmas a közeg és a rengések már síkhullámok formájában terjednek a földben, visszaverődnek, megtörnek a különböző rétegeken. A földkéreg úgy működik, mint egy szűrő. Átmennek rajta a rengések, egy impulzusból lesz egy nagyon bonyolult hullámforma a végére, és még a műszernek is van egy átviteli függvénye, mi pedig ezeknek a kumulációját mérjük.

– Nem érzem könnyű feladatnak.

– Nem triviális, elismerem, de szép feladat, én kimondottan élvezem. Most az én helymeghatározó programom az egyik legjobbnak számít a világon, azok között, amelyek egy eseményt határoznak meg. Léteznek olyan algoritmusok, amelyek több eseményt határoznak meg, de ezek ma még kutatási célokat szolgálnak. Lassúak ahhoz, hogy alkalmazzák őket. Persze gondolkodom ezen az irányon, de jelenleg az én programom adja a legjobb helymeghatározásokat egy olyan környezetben, ahol valós idejű adatokkal foglalkoznak, és egy bulletint kell kiadni naponta.

– Hogyan tovább? Milyen tervei vannak?

– Nem létezik olyan program, amiben nincsenek hibák, az enyémet is javítgatni kell a visszajelzések alapján. Legutóbb hozzáadtam az infrahang és a hidroakusztikai detekciókat. Most már meg tudok határozni olyan eseményeket, amiket az infrahang állomások és a szeizmológiai állomások együttesen határoznak meg. Czanik Csengével csináltuk meg Piszkés-tetőn az első magyarországi infrahang állomást, ez teljesen új terület Magyarországon.

Van egy még újabb témánk, amiről néhány hónapja jelent meg egy cikkünk a Science Advances című lapban, németekkel és a franciákkal közösen írtunk. Ha van egy érezhető földrengés, akkor az emberek előveszik az okostelefonjukat és üzennek a szeretteiknek, hogy mit éltek át, illetve azonnal információkat keresnek az eseményről. A párizsi szeizmológia centrumnak van egy applikációja, általában mindenki arra megy rá először. A mobilokról a tornyok révén mindig tudni lehet, hogy éppen hol vannak a világban. Csak ezeknek az információknak a révén, minden telepített tudományos műszer nélkül ki lehet rajzolni, hogy hol lehetett a rengés epicentruma. A dolog szépsége, hogy megbízható megoldást kapunk egy-két perccel azelőtt, hogy az első hivatalos szeizmikus híradás megjelenik. Ez a pár perc is életbevágóan fontos lehet abból a szempontból, hogy hova kell küldeni a mentőket, tűzoltókat.

TRUPKA ZOLTÁN

 

2019/31