Viimeisten sadan vuoden aikana seismisten laitteiden herkkyys on parantunut useita kertaluokkia. Nykyaikaisilla seismometreillä, kuten Suomen pysyvään seurantaverkkoon asennetuilla mittalaitteilla, voidaan mitata maan liikkeitä, jotka ovat vain nanometrejä sekunnissa (0,000000001 m/s). Tällaisen uskomattoman herkkyyden ansiosta Seismologian instituutin asiantuntijat voivat havaita maanjäristysten signaaleja kaikkialta maailmasta tai nähdä pieniä räjähdyksiä kaivostoiminnasta Ruotsissa. Lisäksi seismometrien rekisteröinneissä jää maanjäristysten väliin kokonaan omanlaisensa signaalien maailma piilotettuna taustakohinaksi kutsumamme ilmiön sekaan.
Kun taustakohina ei olekaan vain kohinaa
Asennettuaan yhä herkempiä mittalaitteita eri puolille maailmaa, seismologit huomasivat, ettei maapallo ollutkaan hiljainen vaan humisi jatkuvasti energiaa. Tämä energia oli yleensä hiljaisempaa kuin maanjäristysten tuottamat signaalit, mutta se oli helppo havaita korkealaatuisilla laitteilla.
Kuva 1: Seismisillä periodeilla (aallonvärähdyksen jaksonaika) mitattu energia viiden vuoden ajalta Suomen KEV-aseman ja Australian WRAB-aseman aineistosta. Huippuarvot 3-5 sekunnin periodeilla (punaiset nuolet) liittyvät meren aaltojen tuottamaan energiaan. Kuviot on luotu EarthScope MUSTANG -verkkopalvelun avulla [1].
Ilma, jää ja kallio
Myös muut maanpäälliset prosessit tuottavat signaaleja, joita vanhemmat seismiset laitteet eivät pystyneet mittaamaan, lähistöllä ei ollut riittävästi asemia tai meillä ei aiemmin ollut tarvittavaa laskentatehoa signaalien purkamiseen. Tutkijat ovat esimerkiksi pystyneet seuraamaan Yhdysvaltojen eteläosissa liikkuvia ukkosmyrskyjä [4] ja laskemaan Tyynen valtameren syklonien voimakkuuden [5] pelkästään seismisten aineistojen avulla.
Koska jäätiköt ovat vetäytyneet nopeasti ilmastonmuutoksen vuoksi, seismologian avulla voidaan myös havaita jäätikön liikkeitä [6] tai pieniä sortumia ja jopa määrittää jään putoamissuunta [7].
Seismisiä aineistoja käytetään jopa maanvyöryjen seurantaan lähes reaaliajassa, jolloin voidaan tarkkailla maanvyöryn todennäköisyyttä aiheuttaa vaarallinen tsunami (kuva 2) [8]. Tällaisten signaalien seuranta on teoriassa samanlaista kuin tavanomaisten maanjäristysten havaitseminen ja paikantaminen. Seismisten aineistojen tulkinnassa käytetään kuitenkin täysin uusia menetelmiä ja analyysi on tehtävä riittävän nopeasti, jotta vaarassa olevia ihmisiä voidaan varoittaa ennen uhan toteutumista.
Kuva 2: Karasöz ja West (2024) havaitsivat yhdeksän maanvyörymää automaattisesti Alaskan vuonoilla käyttäen seismisiä aineistoja.
Elämme jännittävää seismologian aikakautta, kun monet aiempien sukupolvien teknologisista rajoituksista on poistuneet. Voimme hyödyntää seismologiaa laajemmin kuin vain maanjäristysten seurantaan ja käyttää välineitä ja luovuuttamme oppiaksemme enemmän maapallosta kokonaisuutena – ilmakehästä, valtameristä ja jalkojemme alla olevasta kalliosta.
Matt Gardine, seismologi
Lähteet
[1] Casey, Robert, Mary E. Templeton, Gillian Sharer, Laura Keyson, Bruce R. Weertman, and Tim Ahern. “Assuring the Quality of EarthScope Data with MUSTANG”. Seismological Research Letters 89 (2A) (2018): 630-639. https://doi.org/10.1785/0220170191
[2] Longuet-Higgins, Michael. S. “A theory of the origin of microseisms”. Proc. R. Soc. London Ser. A 243 (1950): 1–35.
[3] Kedar, Sharon, Michael Longuet-Higgins, Frank Webb, Nicholas Graham, Robert Clayton, and Cathleen Jones. “The origin of deep ocean microseisms in the North Atlantic Ocean”. Proc. R. Soc. London Ser. A 464 (2008): 1–35. https://doi.org/10.1098/rspa.2007.0277
[4] Tytell, Jonathan, Frank Vernon, Michael Hedlin, Catherine de Groot Hedlin, Juan Reyes, Bob Busby, Katrin Hafner, and Jennifer Eakins. ”The USArray Transportable Array as a Platform for Weather Observation and Research”. Bulletin of the American Meteorological Society 97.4 (2016): 603-619. https://doi.org/10.1175/BAMS-D-14-00204.1
[5] Gualtieri, Lucia, Suzana J. Camargo, Salvatore Pascale, Flavio M.E. Pons, and Göran Ekström. “The persistent signature of tropical cyclones in ambient seismic noise”. Earth and Planetary Science Letters 484 (2018): 287-294. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.12.026
[6] Nettles, Meredith, and Göran Ekström. “Glacial earthquakes in Greenland and Antarctica”. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 38:1 (2010): 467-491. https://doi.org/10.1146/annurev-earth-040809-152414
[7] Olsen, Kira G., and Meredith Nettles. “Constraints on terminus dynamics at Greenland glaciers from small glacial earthquakes”. Journal of Geophysical Research: Earth Surface 124 (2019): 1899–1918 https://doi.org/10.1029/2019JF005054
[8] Karasözen, Ezgi, and Michael E. West. “Toward the Rapid Seismic Assessment of Landslides in Coastal Alaska”. The Seismic Record 4 (1) (2024): 43–51 https://doi.org/10.1785/0320230044
