Innescati da terremoti, vulcani sottomarini e altre forze che scuotono la Terra, gli tsunami possono devastare le comunità costiere. Quando si tratta di allertare in anticipo, ogni secondo conta. Gli scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA stanno testando un nuovo metodo per rilevare, dai confini più remoti dell’atmosfera, le onde più mortali dell’oceano.
GUARDIAN (GNSS Upper Atmospheric Real-time Disaster Information and Alert Network), sistema di monitoraggio sperimentale, attinge ai dati di GPS e altri satelliti in orbita attorno al nostro pianeta. Collettivamente, questi cluster sono noti come sistemi satellitari di navigazione globale o GNSS. I loro segnali radio viaggiano verso centinaia di stazioni terrestri scientifiche in tutto il mondo e quei dati vengono elaborati dalla rete Global Differential GPS (GDGPS) del JPL, che migliora l’accuratezza della posizione in tempo reale fino a circa 10 cm.
Tsunami: come funziona il nuovo sistema di monitoraggio della NASA
Il nuovo sistema vaglia le informazioni alla ricerca di segnali che possano indicare che uno tsunami è stato generato da qualche parte sulla Terra. Come funziona? Durante uno tsunami, molti km quadrati della superficie oceanica possono alzarsi e abbassarsi quasi all’unisono, spostando una quantità significativa di aria sopra di essa. L’aria spostata si propaga in tutte le direzioni sotto forma di onde sonore e gravitazionali a bassa frequenza. In pochi minuti, queste vibrazioni raggiungono lo strato più superficiale dell’atmosfera: la ionosfera. Il conseguente scontro di onde di pressione con particelle cariche può distorcere leggermente i segnali dei satelliti di navigazione vicini.
Mentre gli strumenti di navigazione di solito cercano di correggere questi disturbi ionosferici, gli scienziati possono usarli come campanello d’allarme salvavita, ha osservato Léo Martire, scienziato del JPL. “Invece di correggerlo come errore, lo usiamo come dato per trovare pericoli naturali,” ha spiegato.
Lo strumento di monitoraggio più veloce del suo genere
La tecnologia è ancora in fase di sviluppo, ha sottolineato Martire, che co-presiede una task force all’interno del Comitato internazionale delle Nazioni Unite sul GNSS che sta esplorando l’uso dei sistemi di navigazione satellitare per migliorare le strategie di allerta precoce. Attualmente, l’output quasi in tempo reale di GUARDIAN deve essere interpretato da esperti formati per identificare i segni di tsunami. E’ già, però, uno degli strumenti di monitoraggio più veloci del suo genere: in 10 minuti può produrre una sorta di istantanea del rombo di uno tsunami che raggiunge la ionosfera. Inoltre, potrebbe potenzialmente fornire fino a un’ora di preavviso, a seconda della distanza dell’origine dello tsunami dalla costa.
“Prevediamo che GUARDIAN un giorno integrerà gli strumenti terrestri e oceanici esistenti come sismometri, boe e mareografi, che sono altamente efficaci ma mancano di una copertura sistematica dell’oceano aperto,” ha affermato Siddharth Krishnamoorthy, del JPL.
“Quando c’è un grande terremoto vicino all’oceano, vogliamo conoscere rapidamente l’entità e le caratteristiche del terremoto per capire la probabilità che venga generato uno tsunami e vogliamo sapere se è stato effettivamente generato,” ha affermato Gerald Bawden, della NASA. “Oggi ci sono due modi per sapere se uno tsunami è stato generato prima dell’approdo: le boe DART della NOAA e le osservazioni GNSS-ionosfera. C’è un numero limitato di boe e sono molto costose, quindi sistemi come GUARDIAN hanno il potenziale per integrare gli attuali sistemi di allerta“.
In questo momento, il team GUARDIAN è concentrato sulla Cintura di Fuoco del Pacifico. Circa il 78% degli oltre 750 tsunami confermati tra il 1900 e il 2015 si sono verificati in questa regione, secondo un database storico gestito dalla National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). GUARDIAN attualmente monitora poco più della metà della regione di interesse nel Pacifico.
Il team GUARDIAN sta sviluppando un sito Web per consentire agli esperti di esplorare lo stato della ionosfera quasi in tempo reale studiando i singoli collegamenti delle stazioni satellitari sulla rete GNSS. Gli utenti possono accedere ai dati di circa 90 stazioni intorno alla Cintura di Fuoco e scoprire segnali di interesse entro pochi minuti dal verificarsi di un evento. Il team mira ad espandere la copertura e perfezionare il sistema fino al punto in cui potrebbe segnalare automaticamente tsunami e altri pericoli, tra cui eruzioni vulcaniche e terremoti.