חיזוי רעידות אדמה באמצעות למידת מכונה

צוות חוקרים מאוניברסיטת אריאל וממו"פ מזרח בדקו אם אפשר לחזות רעידות אדמה חזקות (> 6 Mw) עד 48 שעות לפני התרחשותן באמצעות למידת השינויים בצפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה. התוצאות מפתיעות למדי.

המחלוקת באשר ליכולת ממשית ואמינה לחזות רעידות אדמה עדיין ממשית. היכולת לחזות היכן ומתי צפוי להתרחש אסון טבע כגון רעידת אדמה באזור ובזמן מסוימים, היא עדיין משימה מאתגרת למחקר העוסק בהתראה מוקדמת וחיזוי רעידות אדמה. לפיכך מדענים חוקרים בהדרגה שימוש בטכניקות ניתוח מערכות מרובות משתנים מהתחומים כריית נתונים או למידת מכונה, כדי לבחון התרחשויות עתידיות של אירועי רעידות אדמה על בסיס אירועי עבר.

סממנים מקדימים לרעידות אדמה חזקות עשויים להופיע לא רק בתת-הקרקע אלא גם בשכבות באטמוספירה כגון טרופוספירה ויונוספירה (הסבר על המונחים - בסוף). טכנולוגיות חישה מרחוק נעשו כלי רב ערך לניתור של סממנים מוקדמים מאזורים שבהם שדה המאמצים והמעוותים בתת-הקרקע הולך ומצטבר עמוק בקרום כדור הארץ, הקשורים ככל הנראה לאירועי רעידות אדמה חזקות.

על ידי ניטור אותות לווייני GPS הנקלטים בקרקע, אפשר לחשב מניחות האות המתפשט ביונוספרה את צפיפות מטען האלקטרונים הכוללת באותה שכבה. ניתור רציף של פרמטר זה עשוי לשמש סממן מקדים לרעידות אדמה, שכן ישנה סבירות שהוא מושפע משדות אלקטרומגנטים או מגלי לחץ הנוצרים מספר שעות לפני התרחשות הרעידה.

החוקרים מציגים תוצאות חדשות תוך יישום טכניקת למידת מכונה המיושמת עם נתוני מפות גלובליות של צפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה, כדי להעריך סממנים מקדימים פוטנציאליים לרעידות אדמה אשר התרחשו ב-20 השנים האחרונות, המתבטאים כהפרעות בצפיפות מטען האלקטרונים מעל אזור הרעידות.

תוצאות מחקרם מלמדות שלרעידות אדמה גדולות (> 6 Mw), אפשר לקבוע בהסתברות של 85.7% מתי לא תתרחש רעידת אדמה 48 שעות קדימה, ובהסתברות של 80% מתי תתרחש רעידת אדמה מעל אזור מסוים, כאשר לומדים את השינויים בצפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה.

המחקר נעשה באוניברסיטת אריאל בראשותם של ד"ר יובל ראובני, חוקר ומרצה מהמחלקה לפיזיקה וחוקר בכיר במו"פ מזרח, ד"ר לי-עד גוטליב מהמחלקה למדעי המחשב, ד"ר נמרוד ענבר מהמחלקה להנדסה אזרחית וחוקר במו"פ מזרח, והדוקטורנט סעיד אסאלי מהמחלקה למדעי המחשב. הוא מומן על ידי משרד התשתיות והאנרגיה והקרן הישראלית למדע.

למידע נוסף לחץ כאן

AGASS הוא מרכז מחקר רב-תחומי לאסטרופיזיקה, גיאופיזיקה ומדעי החלל במשמעותם הרחבה. עם חוקריו נמנים חברי סגל וסטודנטים מאוניברסיטת אריאל.

המחקר פורסם לאחרונה בכתב עת מקצועי: קישור למחקר

אילוסטרציה של מנגנון אפשרי ליצירת הפרעה בצפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה לפני רעידת אדמה. מקור: www.mdpi.com

הערות:

אטמוספירה: שם כולל למעטפת הגזים המקיפה כוכב לכת או כל גוף שמימי בעל מסה מהותית. הגזים נמשכים אל הגוף בגלל כוח המשיכה שלו. לכל כוכב לכת יש אטמוספירה אחרת מהבחינות הרכב הגזים שהיא מכילה, צפיפותה, עוביה, גובהה ומאפיינים אחרים.

טרופוספירה: שכבת האטמוספירה הנמוכה ביותר בכדור הארץ, שה אנו חיים. היא מכילה כ-75% מהמסה הכוללת של האטמוספירה. בשכבה זו נוצרים כל התהליכים האקלימיים ורוב סוגי העננים. ככל שמגביהים בטרופוספירה, הטמפרטורה יורדת (עד ל-55- מעלות צלזיוס) ולחץ האוויר יורד (לדוגמה, על האוורסט לחץ האוויר הוא כ-30% מהלחץ בגובה פני הים. גובה השכבה הוא כ-8 ק"מ ברוב חלקי כדור הארץ, ובקו המשווה היא מגיעה ל-18 קילומטר.

יוספירה: אזור היונוספירה מתחיל בגובה של 90-60 ק"מ מפני כדור הארץ (משתנה לפי שעות היממה המקומיות) ומסתיים בגובה של יותר מ-1,000 ק"מ. זהו אזור באטמוספירה של כדור הארץ בשכבת הטרמוספירה, שקיימים בו אלקטרונים חופשיים הגורמים לאטמוספירה להתנהג בדומה למוליך חשמלי.