Određivanje lokacije potresa jedna je od najvažnijih zadaća seizmologije, izuzetno bitna za informiranje javnosti o potresima koji se događaju, a ujedno i prvi korak za brojna znanstvena istraživanja u seizmologiji. Kad se dogodi potres, dio energije oslobađa se u obliku seizmičkih valova koje na površni osjetimo kao trešnju tla. Gibanje tla „hvatamo“ seizmografima na seizmološkim postajama i dobivene zapise potresa možemo upotrijebiti za određivanje njihove lokacije.
Potres nastaje u točki koju nazivamo žarište ili hipocentar i u kojoj nastaju dvije vrste valova: longitudinalni ili P-val te transverzalni ili S-val (slika 1). Oba vala se šire kroz prostor, P-val većom brzinom od S-vala. Ako se P-val giba se brzinom vP i do seizmografa dođe u trenutku tP, a S-val se giba brzinom vS i seizmografom ga zapišemo u vrijeme tS, tada se može izračunati udaljenost žarišta od postaje koristeći izraz
Iz zapisa potresa na jednoj postaji znamo koliko je žarište potresa udaljeno od nje, ali ono se može nalaziti bilo gdje ispod površine tla na toj udaljenosti. Stoga nam je za određivanje lokacije potresa potreban njegov zapis na barem tri postaje. Promotrimo li najjednostavniji slučaj kad je žarište potresa odmah ispod površine, u epicentru, tada lokaciju potresa možemo naći metodom triangulacije. Naime, epicentar je u točki u kojoj se dotiču tri kružnice sa središtima u seizmološkim postajama. Primjerice, ako iz razlike vremena nailaska S– i P-vala tS – tP izračunamo da je epicentralna udaljenost za postaju HVAR 56 km, a za postaje projekta CRONOS HR01A i HR11A epicentralna udaljenost iznosi 103 km i 73 km, tada je epicentar potresa nedaleko mjesta Turjaci u Dalmatinskoj zagori (slika 2).
Komplikacije
U realnoj situaciji te tri kružnice se najčešće ne sijeku se u jednoj točki iz više razloga. Prvo, nije uvijek jednostavno odrediti vremena nailaska seizmičkih valova na zapisima zbog šuma na zapisu, efekata mehanizma potresa i efekata rasprostiranja valova. Izmjerena vremena nailaska valova sa sobom nose određenu grešku. Drugo, brzine seizmičkih valova u tlu nisu svugdje jednake. Postoje varijacije brzina u prostoru, posebice s dubinom, koje ovaj jednostavan račun ne uzima u obzir. Osim toga, želimo izračunati i dubinu žarišta te vrijeme nastanka potresa, a ne samo lokaciju epicentra. Također, za preciznije određivanje lokacije potresa, poželjno je koristiti što veći broj seizmoloških postaja, odnosno što više nastupnih vremena valova potresa (slika 3). To nosi komplikaciju da se niti s jednom lokacijom žarišta ne može modelirati sva izmjerena nastupna vremena. Stoga je određivanje lokacije potresa ujedno i zanimljiv matematički problem koji se danas u pravilu rješava računalnim metodama. Radi se o inverznom problemu, sličnom kao kad čujemo neki ton za koji ne znamo odakle dolazi i pokušavamo pogoditi gdje se nalazi zvučnik koji ga ispušta.
Računalne metode
Za određivanje lokacije epicentra i dubine potresa te vremena nastanka potresa potrebno je znati izračunati teorijska vremena nailaska valova potresa na promatrane postaje, odnosno imati što kvalitetniji model brzina seizmičkih valova. Tada je postupak određivanja lokacije žarišta relativno jednostavan koristeći iterativne metode. Kreće se s proizvoljnom lokacijom žarišta te se izračuna razlika između teorijskih i izmjerenih vremena nailaska. Zatim se malo promijeni lokaciju na način da se smanji navedena razlika, odnosno da teorijska vremena budu što bliže opaženim. Ponavljanjem postupka dolazi se sve bliže stvarnom žarištu potresa. U 21. stoljeću došlo je do dodatnog napretka u razvoju metoda za računanje lokacije potresa. Kako bi se izbjegla nepouzdanost vezana za loše poznavanje brzina u tlu, istovremeno se računaju lokacije žarišta za više potresa. Najpoznatija od njih je metoda dvostrukih razlika, gdje se računa relativna lokacija dva potresa. Postupak je izuzetno koristan za rojeve potresa s bliskim žarištima i često omogućuje određivanje geometrije manjih rasjeda. Za veći broj potresa pogodne su probabilističke metode u kojima se rješava jednostavniji, direktan problem. Zadnjih godina sve više se koriste metode strojnog učenja za cijeli postupak: od identifikacije potresa u zapisima, preko određivanja nastupnih vremena do računanja lokacije.
Pripremila: dr. sc. Marija Mustać Brčić
