Místo milionů jen tisíce. Čech staví levný systém varování před zemětřesením

Jak varovat lidi, které ohrožuje zemětřesení? Dosavadní způsob je bohužel poměrně nákladný. Běžné systémy takzvaného včasného varování Earthquake Early Warning (EEW) totiž využívají stovky kusů drahých speciálních detektorů, satelitní přenos dat, vlastní servery pro každou oblast a vychází tak i na stovky milionů korun.

Například systém ShakeAlert na západním pobřeží USA a který chrání asi 50 milionů lidí, stál 38 milionů dolarů, v přepočtu zhruba 840 milionů korun. A dalších 16 milionů dolarů platí každý rok státy Kalifornie, Oregon a Washington jen za údržbu. I tak má ale omezení – může dávat falešná i nepřesná upozornění, a oblasti blízko epicentru nemusí varovat vůbec.

Informace i záběry si můžete poslechnout i prohlédnout v úvodní videoreportáži.

Český badatel z Akademie věd ČR ale nyní připravuje systém včasného varování, který by nabídl obdobnou i lepší pomoc a navíc byl levnější, aby si ho mohly dovolit i ne tak bohaté země, které jsou této pohromě často vystavované. K odesílání i zpracování dat například využívá běžný internet a cloudová úložiště.

„Náš přístroj je vyrobený ze spotřební elektroniky – z komponent, které jsou běžně k dostání. Takže například používáme seismický senzor, který je relativně podobný tomu, co máte v telefonu, i když ten náš je trošku senzitivnější a dražší, ale ve své podstatě je podobný,“ uvádí Václav Kuna z oddělení geodynamiky Geofyzikálního ústavu AV ČR.

„Běžné technologie pro včasné varovné systémy používají vysoce kvalitní seismické senzory, které stojí několik tisíc, i třeba deset tisíc dolarů. Ten náš se pohybuje okolo několika set dolarů. Je samozřejmě méně senzitivní pro malá zemětřesení, ale smysl včasného varovného systému není ani tak zaznamenávat malá zemětřesení, která nikdo neucítí, jak to dělají běžné seismické sítě. My chceme zaznamenat nejsilnější otřesy, a pro to náš senzor naprosto vyhovuje,“ vysvětluje badatel dál v reportáži SZ Tech.

Levný přístroj je navržený tak, aby detekoval otřesy o síle až 3,5 stupňů Richterovy škály a více. Nedávné katastrofické zemětřesení na hranicích Turecka a Sýrie přitom dosáhlo pro srovnání magnitudy 7,8 stupně.

Senzory vyvíjené teprve od roku 2020 se ale stále ještě testují. A jelikož vznikají ve spolupráci s vědci z Mexika, první desítky kusů zamířily do Portorika a Chile. Hotový systém ale bude univerzální pro všechny státy a zvlášť ty, které dražší nezaplatí.

Už rok se testuje 40 kusů rovněž v Nepálu, kde zemětřesení o síle 7,8 stupně zdevastovalo velkou část hlavního města v roce 2015. A příští měsíc poletí 100 kusů i na Haiti, kde v roce 2010 udeřilo 7,2 stupně Richterovy škály. Desítky vteřin, které dává systém včasného varování na opuštění budov, tam mohl zachránit i tisíce životů.

„Délka varování před příchodem otřesů je závislá na vzdálenosti uživatele od epicentra zemětřesení. Když máme v ideálním případě senzory umístěné blízko u epicentra, tak dokážeme za několik sekund poté, co zemětřesné paprsky dorazí k senzoru, vyhodnotit a vydat zprávu,“ vysvětluje český vědec.

„Čili bohužel v epicentru to varování vždycky přijde pozdě, tam žádný předstih zajistit nedokážeme. Nicméně ta opravdu velká zemětřesení mají velkou zlomovou plochu a šíří se třeba i několik set kilometrů po této zlomové ploše. A to potom znamená, že i několik set kilometrů od epicentra lidé stále zažívají velice silné a ničivé otřesy,“ dodává.

„Rychlost šíření zemětřesení po tom zlomu je někde kolem tří kilometrů za sekundu a my dokážeme tyto vlny předhonit – když vydáme varování do sedmi, osmi, desíti vteřin po vzniku zemětřesení, tak dokážeme dát třeba i několik desítek sekund lidem, kteří jsou vzdálení několik desítek až stovek kilometrů od epicentra,“ vypočítává pro redakci SZ Tech ve videoreportáži Václav Kuna.

Způsob samotné výstrahy se potom bude u každého státu lišit podle jeho možností a rozhodnutí. Třeba na Haiti vědci spolupracují s tamní telekomunikační firmou, která plánuje doručovat varování přes SMS zprávy a sirény ve velkých budovách. V Nepálu jsou ale v kontaktu s vládní organizací pro zvládání přírodních katastrof, která vyvíjí obecný systém výstrah, v němž chtějí být čeští vědci zahrnutí.

A jak zařízení vlastně funguje? Malá krabička o rozměrech 15 × 10 × 10 centimetrů a váze 200 gramů skrývá půlcentimetrový seismický, neboli zemětřesný senzor, který vědcům právě umožňuje ve zkratce sledovat pohyby Země – přesněji tedy zemských tektonických desek, jejichž srážky otřesy způsobují.

„Náš přístroj vlastně používá dvě základní komponenty. Jednak je to malý procesor, kterému se říká mikrokontrolér, což je vlastně výpočetní jednotka přístroje. Takže kdybychom se na to podívali, tak toto je druhá verze přístroje, která má možnost se připojit na mobilní internet,“ ukazuje v reportáži Václav Kuna.

„Když se podíváme do té krabičky, tak je tam počítač nebo výpočetní jednotka, a pod ní je umístěný akcelerometr – senzor. Čili, každých pár milisekund se vlastně podíváme, jak se Země hýbe, a poté, co nasbíráme jednu vteřinu dat, tak je senzor odešle na cloudové servery, kde je zpracováváme,“ doplňuje.

„Ještě máme možnost se připojit přes ethernetový kabel nebo i na wifi síť. Máme tam také interní paměť, takže data můžeme ukládat lokálně, když budeme chtít. Takže způsobů připojení k platformě je víc,“ popisuje spoluautor zařízení.

Současná verze přístroje je určená k umístění do vnitřních prostor, ať už přímo do obytných prostor nebo městských budov. Vědci už ale pracují i na tom, aby další generace mohly být i samostatně v přírodě – s vlastním solárním panelem a záložní baterií, což bude sice náročnější na jejich životnost, ale součástky jsou prý odolné.

„Komponenty jsou velmi dobře otestované a velmi dobře fungují mnoho let už v jiných přístrojích. Nejdéle máme naše přístroje umístěné v terénu přibližně dva roky a zatím nemají problém přežít,“ dodává vědec.

Václav Kuna z oddělení geodynamiky Geofyzikálního ústavu AV ČR se v současné době snaží vyvinout seismologický algoritmus, který data odesílaná ze senzorů přes internet na cloud bude zpracovávat v reálném čase. Spolu s tím by už měl být levný systém včasného varování kompletní a jako hotová platforma i připravený pro vstup na trh.

„Ty senzory už vlastně hotové víceméně jsou. Pracujeme ještě na nějakých menších změnách – jak tedy hardwarových, tak softwarových. Myslím, že přibližně do roka bychom měli být schopni vygenerovat potřebnou informaci s dostatečnou přesností a jistotou, abychom mohli začít vydávat varování pro širokou veřejnost nebo alespoň pro nějakou skupinu lidí,“ doplňuje Kuna.

Okolo vývoje nízkonákladového EEW systému vznikl i startup. Jmenuje se Grillo a původem je z právě Mexika, kde se dva tamní vědci neúspěšně snažili nápad realizovat už před osmi lety. Až před třemi lety došlo k restartu vývoje poté, co do projektu vstoupil první český vědec.

„Ta vize toho startupu je taková, že systém může být použitý také pro jiné aplikace, které jsou komerční. Funguje na hodně podobném principu, na jakém třeba doly nebo jiné organizace, které mají také svůj vlastní seismický monitoring, chtějí například monitorovat otřesy způsobené těžbou nebo explozemi v dole,“ popisuje firmu Kuna.

„Takže komerční aplikace by pak mohly financovat vývoj této platformy a třeba i snížit náklady na včasné varovné systémy v různých těch zemích. V současné době právě dokončujeme takovou první verzi toho systému, která by mohla být využitelná také pro komerční použití a doufáme, že v následujících měsících bychom ji mohli nabídnout,“ dodává.

Potenciální zájem by podle Kuny mohly mít právě doly v Chile, ale nebo třeba i Arménii. Zatím je ale vývoj přístroje financovaný z grantů – třeba od americké organizace Society of Exploration Geophysicists nebo Inter-American Development Bank (IDB). Projekt má podporu ale například i od Amazon Web Services, technologické firmy IBM či nadace Clinton Foundation.