Aplikovaná věda v nepálských horách!

Václav Kuna z GFÚ vyvíjí nízkonákladový inovativní systém včasného varování před zemětřesením, Earthquake Early Warning (EEW), určený pro země, které si tradiční systém včasného varování nemohou dovolit. Cestu a práci v terénu jste mohli sledovat na sociálních sítích facebook a twitter (#ZaZemetresenim) Akademie věd ČR i Geofyzikálního ústavu AV ČR. Projekt je podpořen programem Strategie AV21 - Dynamická planeta Země.

Ideální síť seismických senzorů pokryje region rovnoměrně, aby zachytila vznikající zemětřesení co nejdříve. Nepál je ovšem země osmitisícovek a stanice jsou tam, kde je dostupná infrastruktura, a kam se pokud možno lze snadno dostat. Foto: K. Voráčová

,,Nepál jsme zvolili proto, že velké množství lidí na venkově, ale i ve městech stále žije v domech z nezpevněného zdiva a třeba i s kamennou střechou - a ty jsou ze seismického pohledu velmi nebezpečné. Zemětřesení jsou zde častá a dříve nebo později se může vyskytnout větší zemětřesení v hustě obydlené oblasti. To by stálo spoustu lidí život a systém včasného varování by toto mohl alespoň částečně změnit," říká o své motivaci V. Kuna.

Co je příčinou zemětřesení v Nepálu? Indická deska se podsouvá pod nadložní Euroasijskou desku, část tohoto pohybu je hnací silou zdvihu himalájského pohoří. Zemětřesení zde vznikají v důsledku akumulace napětí na kontaktu mezi tektonickými deskami v hloubce asi 10 km.

Jak funguje systém včasného varování? Sít seismických senzorů detekuje zemětřesení, během několika sekund data vyhodnotí a vydá varování. Délka varování před příchodem otřesů je závislá na vzdálenosti uživatele od epicentra zemětřesení. Varovat uživatele v epicentrální oblasti systém v případě Nepálu, kde jsou zemětřesení relativně mělká, nedokáže. Silná zemětřesení ale mají rozsáhlou zlomovou plochu, po které se šíří i stovky kilometrů a mají ničívé následky i velmi daleko od epicentra. Uživatelům ve vzdálenosti několika desítek až stovek kilometrů od epicentra může systém poskytnout cenný čas k rychlé evakuaci budov před příchodem otřesů.

Aplikovaná věda v nepálských horách. Dva nejvýše umístěné senzory jsou ve škole a na poště ve vesnicích, které jsou ve výšce okolo 3500 m.n.m. Foto: K. Voráčová

V čem také spočívá vědecká práce? A proč je testování v místních podmínkách důležité?

V Nepálu má Václav Kuna zhruba 40 seismických senzorů, které jsou umístěny převážně v budovách úřadů, ať už ve městě nebo na vesnici. Senzory musí být připojeny do elektrické sítě a k internetu, což by v České republice nebyl většinou problém zajistit. Řada věcí ovšem funguje v Nepálu jinak, než jak je známe z Evropy. V Nepálu se tak tým potýkal např. s častými výpadky elektrické sítě, spálenými adaptéry (po úderu blesku během období dešťů) nebo s tím, že si místní ,,vypůjčí" kabel, který zajištuje připojení senzoru do sítě. Z původně 40 stanic jich tak ve finále po několika zkušebních měsících stabilně fungovalo jen asi 20 až 25.

Během této cesty se V. Kunovi podařilo zkontrolovat většinu stanic a znovu zprovoznit ty, kde byly problémy. Na některých místech se přidaly kabely se zásuvkami s ochranou proti přepětí. Na všech místech také vědci komunikovali s místními a připravili pro ně návod na znovu zapojení seismického senzoru při různých problémech. Cílem projektu je zavedení nízkonákladového včasného varování tak, aby v Nepálu a dalších zemích skutečně pomáhal lidem. Tak daleko vědci nejsou, ale cesta jako tato jim pomáhá věci posouvat dopředu.

Jeden ze senzorů (vpravo dole, bez krytu) je umístěný ve škole v Tiplyang. Pokud by vás zmátl rok na fotografii, vysvětlení je jednoduché - v Nepálu mají jiný letopočet. Foto: K. Voráčová

Jak systém varování funguje, když přijde skutečné zemětřesení?

Na začátku listopadu 2023 zasáhlo západní Nepál zemětřesení o síle 5,6. Nejbližší stanice byly vzdáleny od epicentra v rozmezí 100 až 150 km. Zemětřesení bylo identifikováno během několika sekund po příchodu prvních otřesů a systém vydal předběžné varování v čase zhruba 35 sekund od jeho začátku. Po doznění otřesů pak systém doručil zprávu o otřesech nepálským institucím, které se zemětřesením zabývají. Viz. příspěvek ze dne 4. 11. 2023 na stránkách GFÚ.

Kromě Václava Kuny byli v týmu Kateřina Voráčová z Geofyzikálního ústavu AV ČR a Francesco Collosimo (bývalý student V. Kuny), příspěvky vznikaly ve spolupráci se Střediskem společných činnosti AV ČR. Českou výpravu doplňovali Prasanth Rawal a Bijendra Shrestha z neziskové organizace NSET (National Society for Earthquake Technology).

Fotografie (K. Voráčová) z cesty jsou níže. Během cesty tým najezdil cca 1500 km, nainstaloval 5 nových stanic, několik stanic přesunul, opravil 4 senzory, aktualizoval wifi u 16 senzorů (změna hesla, odpojený ethernetový kabel), vyměnil 6 spálených adaptérů a dal 7 nových kabelů kvůli jejich zcizení či poškození.