چکیده:

مخاطرات طبیعی همواره تاثیر قابل ملاحظهاي روي تغییر در محیط زیست دارند. بیشتر بلایاي طبیعی با تخریب محیط زیست و از بین رفتن منابع اکولوژیکی همراه هستند. با بررسی تغییرات بوجود آمده ناشی از بلایاي طبیعی به نحوه بهتري میتوان مکانیزم آنها را شناخت و وقوع آنها را پیش بینی نمود. در این مطالعه ضمن معرفی پروژههاي ماهوارهاي ثقل سنجی ( ,بقAده غهقن ,غهAلن) کاربرد آنها در مطالعه مخاطرات طبیعی بیان شده است. به علاوه به منظور مطالعه موردي با استفاده از دادههاي سطح ۲ پروژهي ماهوارهاي غهAلن تغییرات میدان ثقل زمین ناشی از ۴ زلزله مهیب که در ۱۰ سال اخیر رخ دادهاند بررسی شده است. در مطالعات قبلی به منظور حذف خطاي نوارنوارشدگی موجود در دادههاي غهAلن از فیلترهایی میانگیري استفاده شده است. استفاده از فیلترها موجب از دست رفتن قسمت عمدهاي از سیگنال تغییر شکل میشود. در این مطالعه نشان داده شده است که استفاده از برخی از مولفههاي مشتقات مرتبه دوم پتانسیل ثقل موجب برآورد سیگنال دگرشکلی ناشی از زلزله بدون اعمال هیچ گونه فیلتري خواهد شد.

کلمات کلیدي: ماهوارههاي ثقل شنجی، مخاطرات طبیعی، زلزله

.۱مقدمه

حفاظت از محیط زیست و منابع طبیعی به دلیل ارتباط موثر بین تخریب منابع طبیعی با بروز حوادث طبیعی می تواند راهی موثر در پیشگیري از وقوع حوادث ناگوار در درازمدت باشد. شاید در نزد افکار عمومی این موضوع خیلی ملموس نباشد، اما بیشتر حوادث غیر مترقبه کشور از قبیل سیل، آتش سوزي جنگلها و مراتع، خشک شدن دریاچه ها و تالابها، رانش زمین، توسعه بیابانها، گرد و غبار، زلزله، شن هاي روان، کاهش منابع آب شرب و کشاورزي، آلودگی هوا و… همگی با تخریب محیط زیست و از بین رفتن منابع اکولوژیکی در ارتباط هستندح

بلاي طبیعی در طول زندگی بشر به فراوانی رخ دادهاند. هر ساله هزاران نفر قربانی طوفانهاي گرد و غبار، سیل، خشکسالی، زلزله

æ حوادث مشابه آن میشوند. حتی در مکانهایی که شرایط زمین ساختی بسیار با ثبات بنظر میرسد، زلزله بوقوع میپیوندد. گرد

æ غبارها دورترین مناطق را در مینوردند و سیلابهاي ناگهانی حتی در خشکترین بیابانها رخ میدهد. متاسفانه کشورهاي در حال توسعه، بیش از همه از اثر بلاهاي طبیعی رنج میبرند. باید توجه داشته باشیم که یک حادثه طبیعی ناگوار، زمانی تبدیل به یک بلاي طبیعی میشود که موجب تحمیل تلفات و خساراتی به جوامع و فعالیتهاي انسانی گردد. بلایاي طبیعی علاوه بر داشتن اجزاي تشکیل دهندهاي که علوم طبیعی به آن میپردازند، داراي جنبههاي اجتماعی قدرتمندي نیز هستند. اگر چه نمیتوان از

۱۸۳

پنجمین کنفرانس بین المللی مدیریت جامع بحرانهاي طبیعی INDM-2014

وقوع آنها جلوگیري کرد ولی میتوان آثار و عواقب فاجعه آمیز آنها را به کمک برنامه ریزیهاي قبلی و آمادگی براي انجام اقدامات ضروري کاهش داد.

زلزله یکی از مخرب ترین مخاطرات طبیعی است که بشر ناچار است همواره با آن روبرو شود. هر ساله صدها هزاران نفر در سرتاسر جهان بدلیل وقوع زلزله جان خود را از دست از میدهند. اگر ما اطلاعات جامعی درباره مکانیزم زلزله داشته باشیم مسلما به نحوه بهتري میتوانیم خودمان را در برابر این پدیده حفظ کنیم. روش هاي مختلفی درباره تخقیق و پژوهش دربارهي چگونگی وقوع زلزله وجود دارد که هدف نهایی همه آنها رسیدن به نقطهاي است که بتوان این پدیده را پیش بینی کنیمح هر چند استفاده از پیش نشانگرهاي زلزله میتواند یک ابزارکارآمد در بحث پیش بینی زلزله باشد، اما بررسی تغییراتی که زلزله در زمین بوجود میس آورد میتواند ما را به شناخت بهتر مکانیزم وقوع زلزله کمک کند. زمانی که ما مکانیزم شکلگیري یک پدیده طبیعی را به خوبی درك کنیم میتوانیم آن را پیشبینی کنیم.

در مطالعات بررسی تغییرات بوجود آمده ناشی از زلزله، بررسی میدان ثقل میتواند به طور موثري تغییرشکل بوجود آمده در درون زمین و کف اقیانوسها را به خوبی نمایان کند، در حالی که روشهاي ژئودتیکی معمول (مانند لAحغع ,حبن) فقط قابلیت تشخیص دگرشکلی بوجود آمده در سطح زمین و قسمت خشکی را دارند. با بررسی تغییرات میدان ثقل، فعل و انفعالات درون زمین ناشی از زلزله قابل مشاهده است و بنابراین به نحوه بهتري میتوان به مکانیزم زلزله پی برد. در دهه اخیر با پرتاب ماهوارهس هاي ثقل سنجی بررسی تغییرات شکل بوجود آمده ناشی از زلزله با استفاده از دادههاي این ماهوارهها آغاز شده است.[۶-۱] در این مطالعه ضمن معرفی پروژههاي ماهوارهاي ثقل سنجی، کاربرد این پروژههاي ماهوارهاي را در تغییرات بوجود آمده ناشی از زلزله بیان خواهد شد. همچنین به منظور مطالعه موردي تغییرات میدان ثقل زمین ناشی از ۴ زلزله بزرگ ساماتراي اندونزي (۲۰۰۴)،

مائول شیلی (۲۰۰۹)، توهوکوي ژاپن (۲۰۱۱) و اقیانوس هند (۲۰۱۲) بدون اعمال هیچ گونه فیلتر و پسپردازشی در حوزه مکان نشان داده میشود.

.۲ پروژههاي ماهوارهاي ثقل سنجی

بررسی اختشاشات مدار ماهوارههاي ارتفاع پایین، در واقع مشاهده میدان ثقل زمین میباشد. حال اگر ماهوارههاي مذکور با خود شتاب سنج حمل کنند، به راحتی می توان مشاهدات شتاب ثقل را از دیگر اثرات غیر ثقلی تفکیک کردح بر پایه این اصل و توسعه آن، چندین ماموریت به فضا پرتاب گردیدند که میتوان ماهوارههاي بقAده و غهAلن و غهقن را به عنوان مهمترین ماموریتهاي ثقل سنجی نام برد. در اینجا خلاصه اي از ساختار و عملکرد این ماهواره ها ارائه می شود.

CHAMP .2,1

ماهواره بقAده اولین پروژه ثقل سنجی بود که در سال ۲۰۰۰ پرتاب شد. این ماهواره داراي شتاب سنج سه محوره و قابلیت ردیابی توسط سیستم هاي تعیین موقعیت ماهواره اي جححشنض میباشد. شتاب سنج سه محوره نصب شده در مرکز ثقل ماهواره براي جداسازي شتابهاي غیرجاذبی مانند فشار اصطکاك جو و فشار تشعشعات خورشیدي از سیگنال اندازهگیري شده به منظور رسیدن به شتاب جاذبی مورد نیاز است.[۷]

از دستاوردهاي مهم این ماموریت فضایی میتوان به افزایش دقت مدلهاي ژئوپتانسیل استاتیک در طول موجهاي بلند میدان ثقل اشاره کرد. هر چند با ارسال این پروژه دقت و قدرت تفکیک مدلهاي جهانی ژئوپتانسیل به طور قابل توجهی بهبود یافت اما به دلیل ضعیف بودن سیگنال در ارتفاع ماهواره دقت مورد نظر براي مدلهاي ژئوپتانسیل برآورده نشد. براي برطرف کردن این مشکل دو ماموریت فضایی غهAلن و غهقن طراحی شدند.

۲۸۳

پنجمین کنفرانس بین المللی مدیریت جامع بحرانهاي طبیعی INDM-2014

شکل .۱ ماموریت فضایی بقAده

GRACE .2,2

پروژهي ماهوارهاي غهAلن یک پروژهي ماهوارهاي با همکاري مشترك بین دو کشور آلمان و آمریکا میباشد که از دو ماهواره مشابه و مجزا از هم تشکیل شده است که در ارتفاع ۵۰۰ کیلومتري از سطح زمین با فاصله ۲۲۰ کیلومتر از هم حرکت میس کنند.[۸] این ماموریت ماهوارهاي مبتنی بر تکنیک ۱حح با ساختار تلفیقی از دو آرایش جwپعسلا؟طدضعد و جwپعسwپعضعع با موفقیت وارد مرحله اجرایی شد. با تغییر میدان ثقل محلی که ماهوارهها از آن عبور میکنند فاصلههاي بین آنها دستخوش تغییر شده و با آنالیز این تغییرات فاصله، میتوان طول موجهاي بلند و متوسط میدان ثقل و همچنین تغییرات زمانی آن را اندازهگیري نمود. بنابراین غهAلن میتواند تغییرات جرم در لایهي سطحی زمین در مقیاسهاي بزرگ (مانند: تغییرات سطح آبهاي زیرزمینی، تغییرات جرم اقیانوسها، بالا آمدن سطح دریاها و ذوب شدن صفحات یخ در مناطق قطبی) را به خوبی تخمین زند.