Một nhóm các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Sapienza, Ý và Phòng thí nghiệm Phản lực của NASA, Hoa Kỳ đã phát triển một phương pháp mới để hỗ trợ hoạt động phát triển liên tục các hệ thống phát hiện kịp thời sóng thần dựa vào các số đo về cách sóng thần gây xáo trộn một phần khí quyển Trái đất.

Phương pháp mới có tên là Phương pháp Variometric quan trắc tầng điện ly trong thời gian thực hay VARION, đã sử dụng các quan trắc của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) và các hệ thống vệ tinh định vị toàn cầu khác (GNSS) để phát hiện trong thời gian thực những xáo trộn trong tầng điện ly của trái đất có liên quan đến sóng thần. Tầng điện ly là lớp khí quyển của Trái đất nằm cách bề mặt Trái đất khoảng 80 - 1.000 km và được ion hóa bởi bức xạ mặt trời và bức xạ vũ trụ.

Khi sóng thần hình thành và di chuyển qua đại dương, các đỉnh và đáy của sóng thần nén và mở rộng không khí ở phía trên chúng, tạo ra chuyển động trong khí quyển được gọi là sóng trọng lực bên trong. Các chuyển động của sóng trọng lực bên trong được khuếch đại, khi chúng di chuyển lên phía trên vào trong khí quyển càng trở nên mỏng hơn ở những vĩ độ cao. Khi những con sóng đạt vĩ độ cao từ 300-350 km, chúng gây ra những thay đổi có thể phát hiện bằng mật độ electron trong tầng điện ly. Những thay đổi này có thể đo được khi các tín hiệu GNSS như tín hiệu của GPS, đi qua vùng nhiễu loạn do sóng thần gây ra.

Giorgio Savastano, nghiên cứu sinh tại Phòng thí nghiệm Phản lực cho rằng: VARION là đóng góp mới cho các hệ thống cảnh báo sớm sóng thần tích hợp trong tương. Chúng tôi đang kết hợp thuật toán vào trong hệ thống GPS toàn cầu của Phòng thí nghiệm Phản lực, sẽ cung cấp truy cập trong thời gian thực với dữ liệu từ khoảng 230 trạm GNSS trên khắp thế giới thu thập dữ liệu từ nhiều chòm sao vệ tinh, bao gồm GPS, Galileo, GLONASS và Beidou. Do các cơn sóng thần lớn không thường xuyên xảy ra, nên việc đưa VARION vào hoạt động bằng cách sử dụng nhiều dữ liệu thời gian thực, sẽ giúp xác nhận thuật toán và thúc đẩy nghiên cứu về phương thức phát hiện sóng thần này. VARION có thể được đưa vào nghiên cứu thiết kế các hệ thống phát hiện sóng thần kịp thời sử dụng dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cả địa chấn kế, phao, bộ thu GNSS và cảm biến áp suất dưới đáy đại dương.

Khi động đất được phát hiện tại một địa điểm cụ thể, hệ thống có thể bắt đầu xử lý trong thời gian thực các số đo về sự phân bố của các electron trong tầng điện ly từ nhiều trạm mặt đất nằm gần tâm chấn động đất và tìm kiếm những thay đổi liên quan đến sự hình thành ​​của sóng thần. Các số đo sẽ được thu thập và xử lý bởi trung tâm xử lý để cung cấp các đánh giá rủi ro và lập bản đồ về sự kiện động đất. Việc sử dụng nhiều loại dữ liệu độc lập sẽ góp phần làm tăng sức mạnh của hệ thống.

Quan sát tầng điện ly và cách thời tiết đất liền ở phía dưới tầng điện ly tương tác với không gian phía trên, tiếp tục là trọng tâm nghiên cứu quan trọng của NASA. Hai nhiệm vụ mới bao gồm Thăm dò kết nối của tầng điện ly và Quan trắc quầng và đĩa quy mô toàn cầu, dự kiến sẽ được khởi động vào đầu năm 2018 để quan sát tầng điện ly nhằm cải thiện các mô hình được sử dụng để bảo vệ con người trên mặt đất và các vệ tinh trong không gian.

Nguồn: Tạp chí Khoa học và công nghệ Việt Nam