Cutremurele – sistemul de avertizare seismica bucuresti

CUTREMURELE – SISTEMUL DE AVERTIZARE SEISMICA BUCURESTI

Suprafata globului este divizata in placi tectonice. Acestea se misca unele in raport cu altele. Cutremurele sunt determinate de frecarea care ia nastere intre aceste placi in miscare.

Miscarea acestor placi se realizeaza prin :

• subductie
  O placa, cel mai adesea placa oceanica se scufunda sub o alta;  (Cercul de foc al Pacificului)
• coliziune
  Doua placi se ciocnesc ; ( Himalaya..)
• alunecare
  Doua placi adiacente aluneca orizontal in lungul unei falii ; ( falia San-Andreas in California)

Frictiunile intre aceste placi dau nastere unor tensiuni enorme in roca. Aceste tensiuni se acumuleaza pana cand placile aluneca brutal una peste alta. Astfel apar cutremurele de pamant.
Un cutremur e reprezentat de miscari de suprafata, insotite de un zgomot surd. Deasupra epicentrului se produc doar vibratii verticale ale solului. Pe masura indepartarii de epicentru, efectul predominant devine cel orizontal.
In zonele predispuse la cutremure de pamant, perioadele lungi de calm nasc temeri legate de potentiala aparitie a unui cutremur foarte puternic.

• Conform anumitor surse, in 1976, in China, in provincia Tangshan un cutremur a determinat moartea a 800 000 de oameni.
• In decembrie 1988 un cutremur a distrus orasul Spitak si a facut mai mult de 25 000 de victime.

La declansarea in adancime a unui eveniment seismic, miscarea pamantului provoaca aparitia unei unde sferice de volum,
cu doua componente:
1. unda “p” - este o unda longitudinala, de compresie
- determina miscarea particulelor solului paralel cu directia de propagare
- deplasarea acestei unde este similara cu cea a unei rame (compresie-dilatare) in directia de mers

- are viteza de 7,8 km/s (pentru structura geologica Vrancea)
- amplitudinea acestei unde este direct proportionala cu magnitudinea (energia cutremurului)
- este perceputa la suprafata de catre oameni ca pe o “saltare”, un mic soc in plan vertical
- nu este periculoasa pentru structuri (cladiri) deoarece contine (transporta) aproximativ 20% din energia totala a cutremurului
2. unda “s” - este o unda transversala, de forfecare
- determina miscarea particulelor solului perpendicular (transversal) fata de directia de propagare
- deplasarea acestei unde este similara cu inaintarea unui sarpe (miscari ondulatorii stanga-dreapta fata de directia de inaintare)
- are viteza de 4,6 km/s (pentru structura geologica Vrancea)
- ajunge, din acest motiv, la suprafata solului intotdeauna dupa unda “p”
- este resimtita la suprafata sub forma unei miscari de forfecare, de balans in plan orizontal
- este periculoasa, deoarece transporta aproximativ 80% din energia totala a cutremurului
- determina distrugeri proportionale cu magnitudinea cutremurului si cu durata de oscilatie
- cladirile cad datorita intrarii in rezonanta a frecventei proprii de oscilatie a structurii cladirii cu frecventa undei incidente, in acest caz efectul distructiv fiind puternic amplificat.

Sistemul de avertizare seismica timpurie (in timp real) pentru municipiul Bucuresti in cazul producerii unui cutermur major in zona Vrancea - pe scurt SAS

Sistemul de avertizare seismica realizat pentru Bucuresti se bazeaza pe cateva particularitati deosebite ale zonei seismogene Vrancea:
- stationaritatea in spatiu a hipocentrelor (foarte aglomerate- cutremurele mari se produc intotdeuna in aceeasi arie geografica, de mici dimensiuni);
- stationarea modelelor de radiatie (ca mecanism de propagare);
- distanta epicentrala relativ larga pana la Bucuresti (130 km), linia de conexiune intre aria epicentrala muntoasa si campia unde Bucurestiul a fost construit.
Aceste particularitati ale zonei Vrancea au permis realizarea unui SAS simplu, rapid, robust si relativ ieftin. Timpul de avertizare este de 25-30 de secunde, cu posibilitatea confirmarii sau rejectiei de 10-15 secunde ulterior. La modul general, timpii de avertizare sunt relativ mici, de la cateva secunde la maximum un minut (Mexico City). Totusi, chiar si cateva secunde sunt extraordinar de importante din punct de vedere decizional. S-a constatat ca reactia umana la perceptia unui cutremur este instinctuala. Capacitatea de a rationa este aproape in totalitate inlocuita de instinctul de conservare si exista in primul rand intentia de a fugi din cladire. Implementarea unui SAS elimina acest comportament, deoarece, de la semnalul de avertizare pana la sosirea undei de soc sunt disponibile 25-30 secunde, extrem de utile, interval de timp in care se pot lua deciziile cele mai corecte pentru protejarea vietii. In cazul unor producatori sau distribuitori de utilitati (gaz, electricitate, apa etc.) intervalul de timp poate fi utilizat pentru oprirea sau intreruperea acestora. Pentru activitatile cu grad ridicat de pericol (reactoare nucleare, apa grea, combinate chimice etc.) exista, de asemenea, timpul necesar pentru intreruperea acestora.
La trenuri, timpul de avertizare poate fi folosit pentru decuplarea alimentarii cu energie electrica, garnitura oprindu-se de la sine (este cazul atat a trenurilor de suprafata, cat si a metroului). Exemplele sunt nenumarate.
Cutremurele care ameninta capitala sunt evenimente de o adancime intermediara, cu magnitudini apropiate de 8, la o distanta epicentrala aproape fixa, de aproximativ 130 km. Timpul de avertizare se obtine prin urmatoarea logica, transpusa si in practica: in adancime (in hipocentru) are loc un cutremur. Prima rezultanta a acestuia este unda 'p', unda de volum, longitudinala, de compresie, care atinge suprafata solului in zona epicentrala. In epicentru este instalat seismometru racordat prin radio la statia de receptie din Bucuresti. Socul perceput de seismometru este transpus in unde de radio si transmis instantaneu la Bucuresti. In Bucuresti se da alarma seismica, dupa o prelucrare computerizata a undei, timp de 2 secunde. Dupa un interval de circa 10 secunde se formeaza unda 's', unda de volum, transversala, care isi incepe deplasarea distructiva in toate directiile, ca unda sferica. Diferenta timpului de parcurgere dintre unda epicentrala 'p' si unda transversala, distructiva 's' - care ajunge la Bucuresti - este intotdeuna mai mare de 25 de secunde, ceea ce reprezinta un timp maxim posibil de avertizare. In plus, mecanismele sursa sunt foarte stabile pentru toate evenimentele seismice, astfel incat o proiectie a nivelului de miscare a Pamantului care se poate astepta la Bucuresti se poate baza mai degraba pe amplitudine si adancime. Aceasta trasatura specifica zonei Vrancea a permis contruirea SAS.
La modul general, un SAS este alcatuit din patru componente:
- sistem de monitorizare compus din mai multi senzori;
- legaturi de comunicatii in timpi reali pentru transmiterea datelor de la senzori la computer;
- unitate de procesare pentru convertirea datelor de informatie;
- sistem de producere si comunicare radio a alarmei seismice.

SAS romanesc
Romania, ca seismicitate, reprezinta un caz particular. Seismicitatea in scoarta este impartita variat de-a lungul majoritatii teritoriului, cu magnitudini de obicei mici (M<5,5), pe cand epicentrele de seismicitate adanca sunt concentrate intr-o arie restransa, denumita regiunea Vrancea. Adancimile acestor evenimente se inscriu intr-un interval cuprins intre 70-200 km. Magnitudinile lor pot ajunge pana la M=8, asa cum se presupune ca a fost cutremurul din 1802. Riscul pentru Bucuresti este aproape in intregime deteminat de cutremurele de pamant de adancime intermediara din regiunea Vrancea. In ultimii 60 de ani, Romania a suferit cutremure de pamant puternice, cu epicentrul in Vrancea:
- 10 noiembrie 1940 (M=7,7; adancime 160 km);
- 4 martie 1977 (M=7,5; adancime 100 km);
- 30 august 1986 (M=7,2, adancime 140 km);
- 30 mai 1990 M=6,9; adancime 80 km).
Evenimentul din 1977 a avut un caracter catastrofic, cu 35 de cladiri cu risc inalt de prabusire si 1500 de victime, majoritatea in Bucuresti. Epicentrele acestor evenimente sunt concentrate intr-o arie de 30 x 70 km, ci distanta epicentrala medie pana la Bucuresti de 130 km. Deoarece relatia geometrica intre hipocentre este stransa intr-un volum sursa mic, iar acest volum sursa se afla la o distanta fixa fata de Bucuresti, conditiile pentru construirea unui SAS sunt indeplinite, timpul de avertizare fiind de aproximativ 25 de secunde pentru toate cutremurele de pamant potentiale de adancime intermediara. In acst caz, SAS Romanesc ar fi similar SAS Mexican, unde originea puternicelor miscari de pamant este restransa la dimensiunea platoului, la o distanta semnificativa de Mexico City.