Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:22 • sest 21:31 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 23:11 • Sest 05:11 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 06:38 • Síðdegis: 18:56 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 00:39 • Síðdegis: 12:46 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvernig fara vísindamenn að því að mæla og fylgjast með jarðskjálftum á Íslandi?

Steinunn S. Jakobsdóttir

Veðurstofa Íslands hefur starfrækt landsnet stafrænna jarðskjálftamæla síðan 1990. Það tók við af neti hliðrænna mæla sem Raunvísindastofnun Háskóla Íslands sá um. Veðurstofan hefur rekið jarðskjálftamæla í Reykjavík allt frá árinu 1925. Á árunum 1954 til 1968 varð fyrsta landsnetið smám saman til með stöðvum á Akureyri, í Vík í Mýrdal, á Kirkjubæjarklaustri, á Eyvindará við Egilsstaði og fyrir mynni Rjúpnagils við Mýrdalsjökul.1 Þessar stöðvar týndu hægt og sígandi tölunni upp úr 1974 þegar nýtt mælikerfi byggðist upp. Akureyrarstöðin varð hluti af alþjóðlegu neti árið 1964. Hún var lögð niður árið 2002, en þá hafði alþjóðleg stöð á Ásbjarnarstöðum í Borgarfirði (BORG) tekið við hlutverki hennar. Stöðin í Reykjavík var endanlega lögð niður árið 2009.

Fyrstu stöðvar nýja landsnetsins voru hluti af samnorrænu verkefni, SIL-verkefninu. Það hafði að markmiði að byggja upp og þróa kerfi til að vakta jarðskjálftavirkni í sem næst rauntíma og safna hágæðagögnum til rannsókna. Uppruni verkefnisins var sá, að sérfræðinganefnd Evrópuráðsins í jarðskjálftamálum (sem starfrækt var á níunda áratug 20. aldar) tilnefndi Suðurlandsundirlendið og fjögur önnur svæði í Evrópu sem tilraunasvæði fyrir jarðskjálftaspárannsóknir. Í kjölfarið tóku jarðskjálftafræðingar á Norðurlöndunum sig saman undir forystu Ragnars Stefánssonar á Veðurstofu Íslands og sóttu um styrki til íslenska ríkisins, Norrænu ráðherranefndarinnar og rannsóknasjóða í Svíþjóð, Danmörku og Noregi, með það fyrir augum að skapa aðstöðu til jarðskjálftaspárannsókna á íslenska tilraunasvæðinu.2 Nafn verkefnisins er dregið af erlendum heitum tilraunasvæðisins, það er á ensku „South Iceland Lowland“ eða á sænsku „Södra Islands Låland“ (SIL).

SIL-kerfið er fyrsta landsnet stafrænna jarðskjálftamæla á Íslandi. Það er net jarðskjálftamælistöðva, svokallaðra SIL-stöðva, með tölvutengdum jarðskjálftanemum og hugbúnaði sem skráir og vinnur sjálfvirkt úr gögnum, bæði miðlægt og úti á stöðvunum.3 Kerfinu er ætlað að auðvelda vísindamönnum skilning á eðli jarðskjálfta og fylgjast með því hvernig spenna eykst í jörðinni áður en hún leysist út í stærri skjálftum. Til þess að fá sem heildstæðastar upplýsingar um spennuástandið, þótti nauðsynlegt að skrá örsmáa skjálfta, sem verða nær daglega, en ekki einungis stærri skjálfta, sem eru sjaldgæfari, þótt þeir leysi mun meiri orku.

SIL-jarðskjálftastöðvar.

Fyrstu átta stöðvar í SIL-kerfinu voru settar upp í árslok 1989 og ársbyrjun 1990, allar á Suðurlandsundirlendinu. Sjálfvirk úrvinnsla hófst síðan í lok maí 1991. Strax árið 1992 var kerfið stækkað sunnanland, og 1993 hófst uppbygging á Norðurlandi. Má segja að þá hafi það náð til alls landsins. Síðan hefur verið aukið við það eftir gosbeltunum og í kringum Vatnajökul. Í árslok 2010 voru virkar stöðvar í SIL-kerfinu orðnar 61 talsins.

Í hverri útstöð er mælir sem nemur jarðhreyfinguna og breytir í stafræn merki. Þau eru send nærliggjandi tölvu sem frumvinnur upplýsingar og sendir um símalínur í miðlæga tölvu í Reykjavík. Með þeim eru jarðskjálftar staðsettir vélrænt og stærðir þeirra áætlaðar. Sjálfvirk staðsetning skjálftanna er oftast aðgengileg í tölvunni eftir eina til þrjár mínútur, og skömmu seinna má sjá upptök þeirra á kortum sem endurnýjast sjálfkrafa á heimasíðu Veðurstofunnar. Ef skjálftavirknin eykst (það er ef óvenjumargir eða óvenjustórir skjálftar mælast) virkjast hugbúnaður sem sendir viðvaranir um hátalarakerfi tölvanna og með SMS-skilaboðum til starfmanna Veðurstofunnar. Þegar frumgögnin (bylgjugögnin) hafa skilað sér til Reykjavíkur, eru staðsetningar endurskoðaðar og ónákvæmni í sjálfvirku úrvinnslunni leiðrétt þar sem þess er þörf. Þessar yfirförnu staðsetningar má finna á vikuyfirliti á vef Veðurstofunnar. Notuð eru forrit sem reikna út brotflöt skjálftans og brotahreyfingu. Ef margir skjálftar verða á svipuðum slóðum, má staðsetja þá enn nákvæmar með fjölskjálftatækni (upptakagreiningu) sem ber saman bylgjuform skjálftanna og metur hvort þeir koma frá sömu sprungunni. Þannig má kortleggja virkar jarðskjálftasprungur.

Þar sem netið er þéttast, mælast skjálftar allt niður í stærð -1,5 og nánast allir sem eru stærri en um það bil 0,6. Fyrir bragðið sjást skjálftar daglega. Í hrinum hafa mælst allt að 1200 skjálftar á dag, eða að meðaltali um einn á mínútu. Aðeins sjálfvirkt kerfi getur ráðið við að staðsetja svo marga skjálfta í nær-rauntíma. Auk jarðskjálfta mælir SIL-kerfið fjölda sprenginga, ísskjálfta og frostbresta á ári hverju, og einstaka sinnum hafa fundist merki um grjóthrun og jafnvel loftsteina. Sprengingarnar eru í malarnámum og vegna ýmissa athafna, svo sem hafnargerðar og vegavinnu. Þegar framkvæmdir eru inni á virkum skjálftasvæðum, er oft erfitt að greina á milli sprenginga og skjálfta, en reynt er að fá þær staðfestar hjá verktökum. Næmi kerfisins er ekki jafnmikið um allt land, því að mesta áherslan hefur verið lögð á svæði í kringum flekaskilin. Flestar eru stöðvarnar á suðvesturhorninu og við Kárahnjúka og Mýrdalsjökul sem er sérstaklega vaktaður. Uppbygginu kerfisins er ekki lokið. Til dæmis vantar enn þá stöðvar á Vestfjörðum, Snæfellsnesi og Austfjörðum. Næmi þess er minnst á Vestfjörðum, en þar mælast skjálftar niður í stærð um það bil 1,5.

Í hverjum mánuði eru staðsettir hundruðir og jafnvel þúsundir jarðskjálfta á Íslandi með SIL-mælakerfi Veðurstofu Íslands. Þetta kort sýnir upptök jarðskjálfta á Íslandi í október 2012 en þá voru skráðir rúmlega 2000 skjálftar. Rauðir hringir tákna jarðskjálfta stærri en 0 að stærð. Á kortinu eru einnig sýnd eldstöðvakerfi (Páll Einarsson og Kristján Sæmundsson, 1987).

Í stöðvunum er ýmiss konar hugbúnaður sem gerir kleift að skoða gögnin sjálfvirkt á mismunandi vegu og gefur hugmynd um hvað leynist í þeim gögnum sem aldrei komast til Reykjavíkur. Fyrst ber að nefna svokölluð óróarit sem einnig má sjá á vef Veðurstofunnar. Þar sést einnar mínútu meðaltal gagna í þremur tíðniböndum. Niðurstöður eru sendar á fimm mínútna fresti til Reykjavíkur og birtast þar á línuriti. Auk þess er í stöðvunum hugbúnaður sem skilar upplýsingum samstundis í viðvörunarkerfið í Reykjavík, ef órói eða bakgrunnshávaði eykst umfram fyrirfram skilgreinda þröskulda. Tilkynning um mikið útslag mælis er oft fyrsta viðvörun um meðalstóran eða stóran skjálfta. Á óróaritunum má sjá jarðskjálfta yfir ákveðinni stærð, aukningu í bakgrunnshávaða (svo sem af völdum vinds eða umferðar) og margt fleira. Þannig má nota ritin til að fylgjast með hvort eitthvað hefur farið fram hjá sjálfvirkninni. Óróaritin hafa einnig reynst mjög gagnleg til að vakta upphaf og framvindu eldgosa og jökulhlaupa.

Við hönnun kerfisins reyndist sú stefna rétt að skrá mjög litla skjálfta. Það hefur sýnt sig, að unnt er að staðsetja smáskjálfta nákvæmar þar sem brotfletir eru litlir, og hafa þeir reynst best fallnir til að kortleggja virkar sprungur. Smáskjálftarnir hafa einnig getað veitt upplýsingar um stærri atburði í aðsigi. Þeir hafa þannig nýst vel til að segja fyrir um eldgos og jökulhlaup.

Frá því að SIL-kerfið var tekið í notkun, hafa aukist kröfur almennings um meiri upplýsingar. Nú orðið hringja bæði blaðamenn og aðrir einstaklingar um leið og þeir verða varir við jarðskjálfta og ætlast til að fá allar upplýsingar strax. Veðurstofan reynir eftir fremsta megni að koma til móts við hinn almenna áhuga á náttúruöflunum, og því er hægt að fylgjast með daglegri skjálftavirkni, sem og óróa, þenslumælingum og samfelldum GPS-mælingum á heimasíðu Veðurstofu Íslands. Stuttu eftir að Grímsvatnagosið hófst í nóvember 2004, í Eyjafallajökulsgosinu 2010 og Grímsvatnagosinu 2011 var til dæmis hægt að sjá framvindu þeirra á sérstakri eftirlitssíðu. Fólk um allan heim fylgist með þessum upplýsingasíðum Veðurstofunnar.

Tilvísanir:

1 Hilmar Garðarsson, 1999. Saga Veðurstofu Íslands. Mál og mynd, Reykjavík.

2 Ragnar Stefánsson o.fl. 1993. Earthquake prediction research in south Iceland seismic zone and the SIL project. Bulletin of the Seismological Society of America, 83(3), 696-716.

3 Reynir Böðvarsson o.fl. 1996. The SIL data acquisition and monitoring system. Seismological Research Letter, 67(5), 35-47.

Myndir

Spurning Leifs Inga hljóðaði svona:
Er ekki hægt að setja upp einhverja jarðskjálftavörn?
Þorkell spurði:
Hver sér um skráningu og mælingu jarðskjálfta á Íslandi?

Þetta svar er fengið úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar og birt með góðfúslegu leyfi.

Höfundur

Steinunn S. Jakobsdóttir

jarðeðlisfræðingur

Útgáfudagur

16.5.2013

Spyrjandi

Leifur Ingi Magnússon, f. 1989, Þorkell Þrándarson

Efnisorð

Tilvísun

Steinunn S. Jakobsdóttir. „Hvernig fara vísindamenn að því að mæla og fylgjast með jarðskjálftum á Íslandi?“ Vísindavefurinn, 16. maí 2013. Sótt 24. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=65083.

Steinunn S. Jakobsdóttir. (2013, 16. maí). Hvernig fara vísindamenn að því að mæla og fylgjast með jarðskjálftum á Íslandi? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=65083

Steinunn S. Jakobsdóttir. „Hvernig fara vísindamenn að því að mæla og fylgjast með jarðskjálftum á Íslandi?“ Vísindavefurinn. 16. maí. 2013. Vefsíða. 24. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=65083>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig fara vísindamenn að því að mæla og fylgjast með jarðskjálftum á Íslandi?
Veðurstofa Íslands hefur starfrækt landsnet stafrænna jarðskjálftamæla síðan 1990. Það tók við af neti hliðrænna mæla sem Raunvísindastofnun Háskóla Íslands sá um. Veðurstofan hefur rekið jarðskjálftamæla í Reykjavík allt frá árinu 1925. Á árunum 1954 til 1968 varð fyrsta landsnetið smám saman til með stöðvum á Akureyri, í Vík í Mýrdal, á Kirkjubæjarklaustri, á Eyvindará við Egilsstaði og fyrir mynni Rjúpnagils við Mýrdalsjökul.1 Þessar stöðvar týndu hægt og sígandi tölunni upp úr 1974 þegar nýtt mælikerfi byggðist upp. Akureyrarstöðin varð hluti af alþjóðlegu neti árið 1964. Hún var lögð niður árið 2002, en þá hafði alþjóðleg stöð á Ásbjarnarstöðum í Borgarfirði (BORG) tekið við hlutverki hennar. Stöðin í Reykjavík var endanlega lögð niður árið 2009.

Fyrstu stöðvar nýja landsnetsins voru hluti af samnorrænu verkefni, SIL-verkefninu. Það hafði að markmiði að byggja upp og þróa kerfi til að vakta jarðskjálftavirkni í sem næst rauntíma og safna hágæðagögnum til rannsókna. Uppruni verkefnisins var sá, að sérfræðinganefnd Evrópuráðsins í jarðskjálftamálum (sem starfrækt var á níunda áratug 20. aldar) tilnefndi Suðurlandsundirlendið og fjögur önnur svæði í Evrópu sem tilraunasvæði fyrir jarðskjálftaspárannsóknir. Í kjölfarið tóku jarðskjálftafræðingar á Norðurlöndunum sig saman undir forystu Ragnars Stefánssonar á Veðurstofu Íslands og sóttu um styrki til íslenska ríkisins, Norrænu ráðherranefndarinnar og rannsóknasjóða í Svíþjóð, Danmörku og Noregi, með það fyrir augum að skapa aðstöðu til jarðskjálftaspárannsókna á íslenska tilraunasvæðinu.2 Nafn verkefnisins er dregið af erlendum heitum tilraunasvæðisins, það er á ensku „South Iceland Lowland“ eða á sænsku „Södra Islands Låland“ (SIL).

SIL-kerfið er fyrsta landsnet stafrænna jarðskjálftamæla á Íslandi. Það er net jarðskjálftamælistöðva, svokallaðra SIL-stöðva, með tölvutengdum jarðskjálftanemum og hugbúnaði sem skráir og vinnur sjálfvirkt úr gögnum, bæði miðlægt og úti á stöðvunum.3 Kerfinu er ætlað að auðvelda vísindamönnum skilning á eðli jarðskjálfta og fylgjast með því hvernig spenna eykst í jörðinni áður en hún leysist út í stærri skjálftum. Til þess að fá sem heildstæðastar upplýsingar um spennuástandið, þótti nauðsynlegt að skrá örsmáa skjálfta, sem verða nær daglega, en ekki einungis stærri skjálfta, sem eru sjaldgæfari, þótt þeir leysi mun meiri orku.

SIL-jarðskjálftastöðvar.

Fyrstu átta stöðvar í SIL-kerfinu voru settar upp í árslok 1989 og ársbyrjun 1990, allar á Suðurlandsundirlendinu. Sjálfvirk úrvinnsla hófst síðan í lok maí 1991. Strax árið 1992 var kerfið stækkað sunnanland, og 1993 hófst uppbygging á Norðurlandi. Má segja að þá hafi það náð til alls landsins. Síðan hefur verið aukið við það eftir gosbeltunum og í kringum Vatnajökul. Í árslok 2010 voru virkar stöðvar í SIL-kerfinu orðnar 61 talsins.

Í hverri útstöð er mælir sem nemur jarðhreyfinguna og breytir í stafræn merki. Þau eru send nærliggjandi tölvu sem frumvinnur upplýsingar og sendir um símalínur í miðlæga tölvu í Reykjavík. Með þeim eru jarðskjálftar staðsettir vélrænt og stærðir þeirra áætlaðar. Sjálfvirk staðsetning skjálftanna er oftast aðgengileg í tölvunni eftir eina til þrjár mínútur, og skömmu seinna má sjá upptök þeirra á kortum sem endurnýjast sjálfkrafa á heimasíðu Veðurstofunnar. Ef skjálftavirknin eykst (það er ef óvenjumargir eða óvenjustórir skjálftar mælast) virkjast hugbúnaður sem sendir viðvaranir um hátalarakerfi tölvanna og með SMS-skilaboðum til starfmanna Veðurstofunnar. Þegar frumgögnin (bylgjugögnin) hafa skilað sér til Reykjavíkur, eru staðsetningar endurskoðaðar og ónákvæmni í sjálfvirku úrvinnslunni leiðrétt þar sem þess er þörf. Þessar yfirförnu staðsetningar má finna á vikuyfirliti á vef Veðurstofunnar. Notuð eru forrit sem reikna út brotflöt skjálftans og brotahreyfingu. Ef margir skjálftar verða á svipuðum slóðum, má staðsetja þá enn nákvæmar með fjölskjálftatækni (upptakagreiningu) sem ber saman bylgjuform skjálftanna og metur hvort þeir koma frá sömu sprungunni. Þannig má kortleggja virkar jarðskjálftasprungur.

Þar sem netið er þéttast, mælast skjálftar allt niður í stærð -1,5 og nánast allir sem eru stærri en um það bil 0,6. Fyrir bragðið sjást skjálftar daglega. Í hrinum hafa mælst allt að 1200 skjálftar á dag, eða að meðaltali um einn á mínútu. Aðeins sjálfvirkt kerfi getur ráðið við að staðsetja svo marga skjálfta í nær-rauntíma. Auk jarðskjálfta mælir SIL-kerfið fjölda sprenginga, ísskjálfta og frostbresta á ári hverju, og einstaka sinnum hafa fundist merki um grjóthrun og jafnvel loftsteina. Sprengingarnar eru í malarnámum og vegna ýmissa athafna, svo sem hafnargerðar og vegavinnu. Þegar framkvæmdir eru inni á virkum skjálftasvæðum, er oft erfitt að greina á milli sprenginga og skjálfta, en reynt er að fá þær staðfestar hjá verktökum. Næmi kerfisins er ekki jafnmikið um allt land, því að mesta áherslan hefur verið lögð á svæði í kringum flekaskilin. Flestar eru stöðvarnar á suðvesturhorninu og við Kárahnjúka og Mýrdalsjökul sem er sérstaklega vaktaður. Uppbygginu kerfisins er ekki lokið. Til dæmis vantar enn þá stöðvar á Vestfjörðum, Snæfellsnesi og Austfjörðum. Næmi þess er minnst á Vestfjörðum, en þar mælast skjálftar niður í stærð um það bil 1,5.

Í hverjum mánuði eru staðsettir hundruðir og jafnvel þúsundir jarðskjálfta á Íslandi með SIL-mælakerfi Veðurstofu Íslands. Þetta kort sýnir upptök jarðskjálfta á Íslandi í október 2012 en þá voru skráðir rúmlega 2000 skjálftar. Rauðir hringir tákna jarðskjálfta stærri en 0 að stærð. Á kortinu eru einnig sýnd eldstöðvakerfi (Páll Einarsson og Kristján Sæmundsson, 1987).

Í stöðvunum er ýmiss konar hugbúnaður sem gerir kleift að skoða gögnin sjálfvirkt á mismunandi vegu og gefur hugmynd um hvað leynist í þeim gögnum sem aldrei komast til Reykjavíkur. Fyrst ber að nefna svokölluð óróarit sem einnig má sjá á vef Veðurstofunnar. Þar sést einnar mínútu meðaltal gagna í þremur tíðniböndum. Niðurstöður eru sendar á fimm mínútna fresti til Reykjavíkur og birtast þar á línuriti. Auk þess er í stöðvunum hugbúnaður sem skilar upplýsingum samstundis í viðvörunarkerfið í Reykjavík, ef órói eða bakgrunnshávaði eykst umfram fyrirfram skilgreinda þröskulda. Tilkynning um mikið útslag mælis er oft fyrsta viðvörun um meðalstóran eða stóran skjálfta. Á óróaritunum má sjá jarðskjálfta yfir ákveðinni stærð, aukningu í bakgrunnshávaða (svo sem af völdum vinds eða umferðar) og margt fleira. Þannig má nota ritin til að fylgjast með hvort eitthvað hefur farið fram hjá sjálfvirkninni. Óróaritin hafa einnig reynst mjög gagnleg til að vakta upphaf og framvindu eldgosa og jökulhlaupa.

Við hönnun kerfisins reyndist sú stefna rétt að skrá mjög litla skjálfta. Það hefur sýnt sig, að unnt er að staðsetja smáskjálfta nákvæmar þar sem brotfletir eru litlir, og hafa þeir reynst best fallnir til að kortleggja virkar sprungur. Smáskjálftarnir hafa einnig getað veitt upplýsingar um stærri atburði í aðsigi. Þeir hafa þannig nýst vel til að segja fyrir um eldgos og jökulhlaup.

Frá því að SIL-kerfið var tekið í notkun, hafa aukist kröfur almennings um meiri upplýsingar. Nú orðið hringja bæði blaðamenn og aðrir einstaklingar um leið og þeir verða varir við jarðskjálfta og ætlast til að fá allar upplýsingar strax. Veðurstofan reynir eftir fremsta megni að koma til móts við hinn almenna áhuga á náttúruöflunum, og því er hægt að fylgjast með daglegri skjálftavirkni, sem og óróa, þenslumælingum og samfelldum GPS-mælingum á heimasíðu Veðurstofu Íslands. Stuttu eftir að Grímsvatnagosið hófst í nóvember 2004, í Eyjafallajökulsgosinu 2010 og Grímsvatnagosinu 2011 var til dæmis hægt að sjá framvindu þeirra á sérstakri eftirlitssíðu. Fólk um allan heim fylgist með þessum upplýsingasíðum Veðurstofunnar.

Tilvísanir:

1 Hilmar Garðarsson, 1999. Saga Veðurstofu Íslands. Mál og mynd, Reykjavík.

2 Ragnar Stefánsson o.fl. 1993. Earthquake prediction research in south Iceland seismic zone and the SIL project. Bulletin of the Seismological Society of America, 83(3), 696-716.

3 Reynir Böðvarsson o.fl. 1996. The SIL data acquisition and monitoring system. Seismological Research Letter, 67(5), 35-47.

Myndir

Spurning Leifs Inga hljóðaði svona:
Er ekki hægt að setja upp einhverja jarðskjálftavörn?
Þorkell spurði:
Hver sér um skráningu og mælingu jarðskjálfta á Íslandi?

Þetta svar er fengið úr bókinni Náttúruvá á Íslandi: Eldgos og jarðskjálftar og birt með góðfúslegu leyfi.

...