Sejsmometr w każdej kieszeni: pięć milionów telefonów komórkowych otrzymało powiadomienie kilka sekund po trzęsieniu ziemi w Almerii.

Po raz pierwszy ostrzeżenie o trzęsieniu ziemi dotarło do mieszkańców Hiszpanii jeszcze przed samym wstrząsem. Miliony osób otrzymały je na telefony z Androidem o świcie w zeszły poniedziałek , wywołując szok, który rozprzestrzenił się w mediach społecznościowych. Szok był jeszcze większy, gdy okazało się, że to ich smartfony wykryły trzęsienie ziemi i wydały ostrzeżenie, a nie zaawansowana sieć sejsmometrów.

Przy niewielkich stratach materialnych i braku ofiar, główną przyczyną trzęsienia ziemi u wybrzeży Almerii – o magnitudzie 5,3 według National Geographic Institute (IGN) – było wczesne ostrzeżenie wysłane przez Google bez oficjalnych danych lub oczekiwania na zgodę władz. Nie był to jednak test stealth ani projekt pilotażowy. W ten czwartek, co ciekawe, system używany od 2021 roku przez amerykańskiego giganta technologicznego na całym świecie otrzymał znaczące wsparcie ze strony społeczności naukowej: czasopismo Science , prezentujące najlepsze osiągnięcia naukowe na świecie, właśnie opublikowało badania wykazujące jego skuteczność w przewidywaniu niszczycielskich fal trzęsień ziemi, a tym samym pomaganiu w łagodzeniu ich skutków wśród ludności.

„Trzęsienie ziemi w pobliżu. Przygotujcie się na lekkie wstrząsy”. W zeszły poniedziałek o godzinie 7:13:39 wiele telefonów z Androidem w południowo-wschodniej Hiszpanii zaczęło otrzymywać ten bezprecedensowy alert, który oszacował – ze względną dokładnością – magnitudę trzęsienia ziemi na 5,1. Według danych dostarczonych przez Google dziennikowi EL PAÍS, w momencie wydania pierwszego ostrzeżenia minęło zaledwie 12,5 sekundy od rozpoczęcia trzęsienia ziemi w pobliżu wybrzeża Almerii i 3 kilometry pod powierzchnią Morza Śródziemnego. W sumie pięć milionów telefonów otrzymało alert w ciągu kilku następnych chwil, twierdzi firma technologiczna.

Jak to było możliwe? Richard Allen, twórca innowacyjnego systemu ostrzegania sejsmicznego, który wykorzystuje czujniki smartfonów do przewidywania wstrząsów i trzęsień ziemi, wyjaśnia w rozmowie z gazetą: „Około 5,5 sekundy po szacowanym miejscu trzęsienia ziemi [które IGN określa na 7:13:27 czasu lokalnego] pierwsze fale dotarły do telefonów w najbliższym mieście” – ujawnia sejsmolog, który jest również głównym autorem badania opublikowanego w czasopiśmie „Science” . W artykule tym szczegółowo opisuje, że system wczesnego ostrzegania sejsmicznego wykorzystuje fakt, że te pierwsze zaburzenia, fale P, przemieszczają się znacznie szybciej przez podłoże niż fale S, które odpowiadają za najsilniejsze wstrząsy i mają większą siłę niszczącą.

Istnieje pewien margines, ale jest on niewielki. Liczy się każda sekunda. „Około 10 sekund po rozpoczęciu trzęsienia ziemi fale S dotarły do najbliższego miasta. Pierwszy alert został więc wysłany kilka sekund później, ale zanim fale S dotarły do bardziej odległych miejsc” – wyjaśnia Allen. Wszystkie smartfony są potencjalnymi detektorami trzęsień ziemi, ponieważ posiadają czujniki lokalizacji, nachylenia i przyspieszenia, które wykrywają zaburzenia sejsmiczne i mogą je natychmiast przekazywać za pomocą połączenia danych. Dziesięć lat temu Allen i jego zespół z Laboratorium Sejsmologicznego Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley (USA) pomyśleli o wykorzystaniu tej wrodzonej zdolności telefonów komórkowych. Obecnie wszystkie nowe telefony z systemem Android – mobilnym systemem operacyjnym opracowanym przez Google – mają domyślnie włączoną funkcję alertów sejsmicznych. Serwery Google’a nieustannie nasłuchują: gdy zaczynają odbierać sygnały o możliwych zaburzeniach sejsmicznych, ich algorytmy przetwarzają je, aż zgromadzą wystarczającą ilość dowodów, aby uruchomić alert.

Marc Stogaitis, główny inżynier oprogramowania w firmie Android i współautor badania, wyjaśnia, że oczekiwanie na wykrycie trzęsienia ziemi przez większą liczbę czujników w telefonach komórkowych może zwiększyć dokładność szacunków jego magnitudy, ale jednocześnie skraca czas wydania ostrzeżenia. „Trzeba znaleźć właściwą równowagę między dokładnością a czasem – to wyzwanie dla każdego systemu wczesnego ostrzegania przed trzęsieniami ziemi. Co więcej, nasz system musi obsługiwać sygnały z wielu różnych modeli telefonów o zróżnicowanej jakości czujników”.

Ostrzegaj przed niszczycielskimi falami

System ostrzegania o trzęsieniach ziemi na Androida rozpoczął wdrażanie w pierwszych krajach – Grecji i Nowej Zelandii – w kwietniu 2021 roku, a następnie rozszerzył się na łącznie 98 krajów. Allen i Stogaitis opublikowali teraz naukowy przegląd pierwszych trzech lat działania. Do marca 2024 roku Google wysłało alerty dotyczące łącznie 1279 podejrzewanych trzęsień ziemi – tych o magnitudzie powyżej 4,5 – a analiza pokazuje, jak dokładność szacowanej magnitudy poprawia się od czasu początkowych testów. W ten sposób mobilne wykrywanie trzęsień ziemi zdołało dorównać, a nawet nieznacznie poprawić, margines błędu krajowych systemów wczesnego ostrzegania w USA i Japonii, które korzystają z rozległych publicznych sieci sejsmometrów w tych krajach. Ponadto naukowcy ocenili użyteczność alertów, przeprowadzając ankiety satysfakcji wśród osób, które je otrzymały. Spośród ponad półtora miliona respondentów 36% stwierdziło, że otrzymało alert przed wystąpieniem trzęsienia ziemi, 28% w trakcie trzęsienia ziemi i 23% po nim.

Algorytm Google'a wykrywający nadejście trzęsień ziemi nie jest nieomylny: wysłał trzy fałszywe alerty, które według naukowców były spowodowane dwiema burzami i masowym wysłaniem powiadomienia, które wprawiło w wibracje wiele telefonów jednocześnie. Badanie tych zdarzeń doprowadziło do udoskonalenia systemu, aby zapobiec ponownemu wywołaniu alertu przez takie zdarzenie. Jako przykład sukcesu Allen i Stogaitis przedstawiają silne trzęsienie ziemi o magnitudzie 6,7, które miało miejsce na południe od Filipin 17 listopada 2023 roku. „Prawie 2,5 miliona osób otrzymało alert. Spośród nich ponad 100 000 otrzymało ostrzeżenie o konieczności podjęcia środków ochronnych, które w większości przypadków pojawiło się kilka sekund przed falami S i szczytem maksymalnej intensywności wstrząsów” – piszą naukowcy w swoim artykule naukowym. Te alerty ochronne wysokiego poziomu to coś więcej niż tylko powiadomienia – takie jak te z zeszłego poniedziałku w Almerii – omijają one ustawienia wyciszenia telefonu lub „nie przeszkadzać”, wypełniają cały ekran i emitują charakterystyczny, głośny dźwięk.

W przeciwieństwie do sukcesu Filipin, niszczycielskie podwójne trzęsienie ziemi w Turcji i Syrii 6 lutego 2023 roku obnażyło jedną z pięt achillesowych tego systemu, który znacznie niedoszacował wielkości trzęsień ziemi. „To problem fizyczny, z którym boryka się każdy system wczesnego ostrzegania w obliczu bardzo intensywnego trzęsienia ziemi, nawet te oparte na sejsmometrach o wysokiej precyzji” – wyjaśnia sejsmolog Juan Vicente Cantavella, który nie brał udziału w badaniu i jest dyrektorem Narodowej Sieci Sejsmicznej w IGN w Hiszpanii. Ekspert ten ocenia wyniki systemu ostrzegania sejsmicznego Android jako bardzo pozytywny postęp „pomimo tego i innych ograniczeń, na które zwracają uwagę naukowcy w swoim artykule”. Smartfony nie są w stanie wykryć trzęsień ziemi na środku oceanu, ponieważ niska czułość ich czujników ogranicza ich zasięg do odległości od 100 do 200 kilometrów od wybrzeża. System opracowany przez Berkeley i wdrożony przez Google nie jest skuteczny także na obszarach słabo zaludnionych, gdzie nie ma wystarczającej liczby telefonów komórkowych umożliwiających dokładne wykrywanie.

W kierunku systemu ostrzegania publicznego

Cantavella obawia się, że te innowacyjne alerty sejsmiczne są wysyłane przez prywatną firmę: „Czyja to odpowiedzialność, jeśli te alerty generują fałszywe alarmy lub nie docierają do niektórych użytkowników?”. Elisa Buforn, niedawno emerytowana profesor sejsmologii na Uniwersytecie Complutense w Madrycie, jest jedną z użytkowniczek Androida, które nie otrzymały alertu w zeszły poniedziałek, mimo że znajdowała się „w miejscu, gdzie inni je otrzymali”. Mimo to Buforn chwali pracę Allena, Stogaitisa i ich zespołów, uważając za dobrą wiadomość fakt, że udało im się udowodnić, że „ smartfony mogą pomóc we wczesnym ostrzeganiu przed trzęsieniami ziemi”.

Marc Stogaitis z Google twierdzi, że jego system jest „narzędziem uzupełniającym istniejącą infrastrukturę; nie ma on zastąpić oficjalnych systemów wykrywania i ostrzegania sejsmicznego”. Proponuje go jedynie jako alternatywę dla krajów o mniejszych zasobach, które nie posiadają krajowych sieci sejsmicznych. Hiszpania posiada taką sieć, przypomina Cantavella, który jest za nią odpowiedzialny, i stwierdza, że rozważane jest wdrożenie publicznego systemu wczesnego ostrzegania o trzęsieniach ziemi. „Priorytetem byłoby skoncentrowanie się na ostrzeganiu o trzęsieniach ziemi występujących w tym samym rejonie Atlantyku, gdzie miało miejsce wielkie trzęsienie ziemi, które zniszczyło Lizbonę w 1755 roku”. Tam, prędzej czy później, z pewnością dojdzie do kolejnego silnego trzęsienia ziemi.

Buforn zgadza się z tym priorytetem i przypomina, że jej laboratorium opracowało „ dwa różne systemy wczesnego ostrzegania sejsmicznego – na razie przeznaczone wyłącznie do celów naukowych – i wykazało ich skuteczność w przewidywaniu wstrząsów generowanych w rejonie na południe od Półwyspu”, od Przylądka Świętego Wincentego po obie strony Cieśniny Gibraltarskiej. Ta doświadczona sejsmolog, która poświęciła znaczną część swojej kariery badaniu i promowaniu wczesnego ostrzegania sejsmicznego, cieszy się, że inicjatywa Google może „służyć uświadomieniu ludziom istnienia systemów, które mogą łagodzić skutki niektórych trzęsień ziemi. Tak naprawdę, abyśmy mieli te oficjalne ostrzeżenia w Hiszpanii, potrzebujemy tylko, aby społeczeństwo się tego domagało. Mamy ku temu środki”. Jednak pomimo jej optymizmu co do tej nowej technologii – na razie wdrażanej głównie w bogatych krajach o wysokim ryzyku sejsmicznym – przypomina o jej ograniczeniach: „ W obliczu trzęsienia ziemi takiego jak to w Lorce w 2011 roku, tak płytkiego i zlokalizowanego tuż pod miastem, żaden system ostrzegawczy nie byłby przydatny”.