อธิบายเกี่ยวกับจีพีเอส

คลื่นยักษ์สึนามิเริ่มแรกมักจะสูงไม่กี่เซนติเมตร แต่กระนั้นก็ทำให้เกิดความวุ่นวายในชั้นบรรยากาศของโลกโดยการดันอากาศและสร้างคลื่นเสียงที่ขยายขึ้นเมื่อคลื่นสูงขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ซึ่งอยู่เหนือพื้นผิวโลก 300 กม. ซึ่งความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในพื้นที่จะลดลง สิ่งนี้จะส่งผลต่อสัญญาณวิทยุที่ส่งโดยดาวเทียม GPS ไปยังเครื่องรับ GPS บนภาคพื้นดิน ทำให้ส่วนต่าง ๆ ของสัญญาณล่าช้าหรือเร็วขึ้น หรือเปลี่ยนทิศทางของสัญญาณขึ้นอยู่กับความถี่ สำหรับการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในNatural Hazards and Earth System Sciencesนักวิจัยจาก UCL และมหาวิทยาลัยในญี่ปุ่นได้พัฒนาวิธีใหม่ในการตรวจหาความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่ลดลงนี้จากสัญญาณ GPS ที่เปลี่ยนแปลง เมื่อพิจารณาจากข้อมูล GPS ในช่วงเวลาที่เกิดแผ่นดินไหวและสึนามิที่โทโฮคุ-โอกิในปี 2554 พวกเขาพบว่าสามารถออกคำเตือนสึนามิได้อย่างมั่นใจภายใน 15 นาทีหลังจากเกิดแผ่นดินไหว นั่นคืออย่างน้อย 10 นาทีก่อนเกิดแผ่นดินไหวครั้งแรก สึนามิถล่มชายฝั่งตะวันออกของญี่ปุ่น พวกเขายังพบว่าคำเตือนอาจออกโดยใช้ข้อมูลจากเครื่องรับ GPS เพียง 5% ของญี่ปุ่น 1,200 เครื่อง ซึ่งหมายความว่าวิธีนี้สามารถใช้ในประเทศที่มีเครือข่าย จีพีเอส ที่เบาบางกว่าของญี่ปุ่น ศาสตราจารย์ Serge Guillas (UCL Statistical Science และ Alan Turing Institute) ผู้เขียนอาวุโสของรายงานกล่าวว่า "ระบบเตือนภัยสึนามิในปัจจุบันไม่มีประสิทธิภาพเท่าที่ควรเนื่องจากมักจะไม่สามารถทำนายความสูงของคลื่นสึนามิได้อย่างแม่นยำ ในปี 2554 ระบบเตือนภัยของญี่ปุ่นประเมินความสูงของคลื่นต่ำเกินไป การเตือนที่ดีกว่านี้อาจช่วยชีวิตคนได้ และลดความเสียหายที่เกิดขึ้นเป็นวงกว้าง ทำให้ผู้คนสามารถขึ้นไปบนที่สูงและห่างจากทะเลได้ "การศึกษาของเรา ซึ่งเป็นความพยายามร่วมกันของนักสถิติและนักวิทยาศาสตร์ด้านอวกาศ แสดงให้เห็นถึงวิธีการใหม่ในการตรวจหาคลื่นสึนามิที่มีต้นทุนต่ำ เนื่องจากอาศัยเครือข่าย GPS ที่มีอยู่ และสามารถนำไปใช้ได้ทั่วโลก เสริมวิธีการอื่นๆ ในการตรวจจับคลื่นสึนามิและปรับปรุงความแม่นยำ ของระบบเตือนภัย” ผู้เขียนนำและนักวิจัยระดับปริญญาเอก Ryuichi Kanai (UCL Statistical Science และ Alan Turing Institute) กล่าวว่า "การคำนวณของเราชี้ให้เห็นว่าขนาดและรูปร่างของคลื่นอาจอนุมานได้จากการรบกวนในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ ดังนั้นขั้นตอนต่อไปในการวิจัยก็คือ ศึกษาเพิ่มเติมเพื่อดูว่าสามารถใช้วิธีการทำนายขนาดและระยะคลื่นสึนามิได้แม่นยำขึ้นหรือไม่ จากประสบการณ์ การทำงานให้กับรัฐบาลญี่ปุ่นที่ผ่านมาและเห็นความเสียหายที่เกิดจากสึนามิ ผมเชื่อว่า หากงานวิจัยนี้มาถึง ผลก็จะนำไปสู่การช่วยชีวิตอย่างแน่นอน " นักวิจัยใช้เทคนิคทางสถิติเพื่อสร้างความหดหู่ในความหนาแน่นของอิเล็กตรอนในชั้นบรรยากาศตามจุดที่กระจัดกระจายจากข้อมูล GPS ตลอดจนหาปริมาณความไม่แน่นอนที่มีอยู่ในแบบจำลอง คลื่นเสียงที่เกิดจากการเพิ่มขึ้นครั้งแรกของน้ำใช้เวลาประมาณ 7 นาทีในการเข้าถึงความสูง 300 กม. ในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ และความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นเป็นผลให้สามารถตรวจจับได้ผ่านสัญญาณดาวเทียมภายใน 10 ถึง 15 นาที คลื่นสึนามิอยู่ในระดับน้ำลึกต่ำ แต่สามารถเดินทางด้วยความเร็วของเครื่องบินเจ็ท (สูงถึง 800 กม. ต่อชั่วโมงในทะเลลึก) และเมื่อเข้าสู่น้ำตื้น คลื่นจะช้าลงและสูงขึ้นเรื่อยๆ ระบบเตือนภัยสึนามิที่มีอยู่หลายระบบอนุมานคลื่นสึนามิจากแผ่นดินไหว แต่วิธีที่เสนอนี้สามารถใช้ในการทำนายสึนามิที่จะเข้ามาโดยไม่ใช่แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว เช่น ดินถล่มและภูเขาไฟระเบิด แม้ว่าคลื่นสึนามิบางลูกจะถึงชายฝั่งภายในเวลาไม่ถึง 10 นาที นักวิจัยชี้ว่าวิธีนี้สามารถใช้ในการทำนายคลื่นลูกที่สองหรือสามได้ ซึ่งช่วยในการพิจารณาว่าควรยกเลิกหรือคงคำเตือนสึนามิหลังจากเกิดคลื่นลูกแรกหรือไม่ ชั้นไอโอโนสเฟียร์ทอดยาวจาก 48 กม. ถึง 965 กม. เหนือพื้นผิวโลก (ซึ่งชั้นบรรยากาศของโลกบรรจบกับอวกาศ) ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้ก๊าซหุงต้มจนสูญเสียอิเล็กตรอน (เช่น แตกตัวเป็นไอออน) ทำให้เกิดทะเลอนุภาคที่มีประจุซึ่งรวมถึงอิเล็กตรอนอิสระที่มีอยู่มากมาย