Dùng radar theo dõi sóng thần

Theo một nhóm nhà vật lí địa cầu, đợt sóng tàn phá Nhật Bản hồi tháng 3, có thể theo dõi bằng một hệ thống cảnh báo sớm dựa trên những phép đo radar.

Sóng thần lớn có thể phát sinh bởi một số hiện tượng địa chất, như động đất, núi lửa đại dương phun trào. Khi khởi phát trong đại dương sâu thẳm, những con sóng này có thể truyền đi ở tốc độ vượt quá 800 km/h, nhưng do bước sóng rất dài của chúng nên biên độ của chúng tại mặt nước là rất nhỏ, khiến chúng khó bị phát hiện. Khi sóng thần đi tới đất liền, phần lớn năng lượng của nó tập trung vào một con sóng khổng lồ, thường mang lại những kết quả tàn khốc.

Để hạn chế tác động của những thảm họa này, các chính phủ nên phát hiện ra sóng thần càng sớm càng tốt và có hình dung những con sóng khổng lồ đó sẽ có diện mạo ra sao khi chúng đi vào vùng duyên hải. Ở những vùng có thềm lục địa tương đối dốc, thí dụ vùng bờ biển phía tây nước Mĩ, một số quan sát định lượng trực tiếp của sóng thần là có thể nếu sử dụng các bộ cảm biến áp suất nước sâu để quan sát sự biến thiên độ cao của mặt biển. Nhưng ở những vùng có thềm lục địa rộng hơn, nông hơn, như vùng Đông Nam Á và bờ biển phía đông nước Mĩ, tính hiệu quả của những hệ thống này bị hạn chế.

Những vùng màu xanh sáng với thềm lục địa nông là nơi kĩ thuật mới dự báo sóng thần dựa trên radar này có thể là hiệu quả nhất. (Ảnh: John Largier, Đại học California)

Nay một phương pháp khác xây dựng trên radar đã được phát triển bởi một nhóm nhà nghiên cứu ở California, cùng với các đồng nghiệp ở Nhật Bản. Kĩ thuật của họ khai thác thực tế là những mạng lưới radar duyên hải được nhiều quốc gia sử dụng thường xuyên để đo những dòng nước mặt. Thay vì theo dõi sóng thần một cách trực tiếp, kĩ thuật trên sử dụng những tín hiệu này để nhận ra những dòng chảy bất thường phát sinh bởi những con sóng khổng lồ khi chúng lan đi trên đại dương.

Để chứng minh tính khả thi của kĩ thuật của họ, các nhà nghiên cứu cho biết họ có thể tái tạo diện mạo của đợt sóng thần mới đây ở Nhật Bản, xảy ra hôm 11 tháng 3 do trận động đất 9,0 độ Richter ở bờ biển Sendai. Họ đã phân tích số liệu thu bằng năm trạm radar cao tần phân bố trên 8200 km bờ biển Nhật Bản và California. Bằng cách kết hợp ba loại phân tích khác nhau, các nhà nghiên cứu đã có thể nhận ra sóng thần bằng ba tần số khác nhau của tín hiệu radar; 5 MHz, 13,5 MHz và 42 MHz.

(a) Bắc Thái Bình Dương và địa điểm của radar ở Nhật Bản và California cung cấp số liệu cho nghiên cứu mới. (b) Địa điểm động đất ở Nhật Bản và radar ở Hokkaido. (c) Kết quả đo độ sâu từ radar và vận tốc lan tỏa đo bằng radar Kinaoshi lúc 21:00 JST ngày 11/3/2011. (Ảnh: Belinda Lipa)

Các nhà nghiên cứu công bố kết quả của họ trong một bài báo đăng trên tạp chí Remote Sensing dưới tên tác giả trưởng nhóm Belinda Lipa thuộc Trung tâm Cảm biến Đại dương ở California. Họ nói sóng thần Nhật Bản có thể phát hiện ra 45 phút trước khi nó đi tới máy do thủy triều – dụng cụ để đo mực nước biển và phát hiện sóng thần – gần nhất. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu làm sáng tỏ rằng các tín hiệu chỉ có thể phát hiện ra một khi sóng thần đi tới một thềm lục địa. Đây là nguyên do kĩ thuật trên có thể mang lại sự cảnh báo sớm khi sóng thần đi qua những thềm nông rộng như vùng thềm ven biển Nhật Bản và nước Anh.

“Do tính đa dạng về độ sâu cục bộ, nên có sự biến thiên đáng kể về thời gian cảnh báo”, các nhà nghiên cứu cho biết. Theo họ, những thời gian này biến thiên “từ hàng phút ở bờ biển Thái Bình Dương nước Mĩ đến hàng giờ ở một số khu vực thuộc vùng duyên hải Đại Tây Dương và Đông Nam Á”.

Christophe Vigny, một nhà địa chấn học tại trường Ecole Normale Supérieure (ENS) ở Paris, tin rằng hệ thống mới có triển vọng vì nó sử dụng những thiết bị trên bờ biển vốn dễ duy trì những hệ thống trên đại dương. Tuy nhiên, Vigny cảnh báo rằng hệ thống trên vẫn cần được chứng minh thực tế trước khi nó được xem là hiệu quả.

Lipa và nhóm của bà hiện đang dự định phát triển nghiên cứu của họ qua việc khảo sát thêm số liệu thu từ radar duyên hải ở vùng bờ biển bắc Đại Tây Dương. Họ cho biết một phân tích chi tiết hơn của những tín hiệu radar yếu hơn có thể dẫn tới một cái nhìn độc đáo về sự truyền đi của sóng thần và tương tác của nó với thềm đại dương.

Nguồn: physicsworld.com