Γιατί μπορούν να γίνουν καταστροφές μακριά από το επίκεντρο ενός σεισμού - Τι είναι η «σεισμική ηχώ»

Όταν σημειώνεται ένας ισχυρός σεισμός, η προσοχή στρέφεται συνήθως στις περιοχές που βρίσκονται κοντά στο επίκεντρο. Ωστόσο, η ιστορία έχει δείξει ότι οι μεγαλύτερες καταστροφές δεν συμβαίνουν πάντα εκεί όπου γεννιέται ο σεισμός.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, πόλεις που απέχουν δεκάδες ή ακόμη και εκατοντάδες χιλιόμετρα μπορεί να βιώσουν ιδιαίτερα έντονες δονήσεις, με σοβαρές επιπτώσεις σε κτίρια και υποδομές.

Οι επιστήμονες εξηγούν ότι το φαινόμενο δεν οφείλεται μόνο στη δύναμη του σεισμού, αλλά και στα γεωλογικά χαρακτηριστικά του εδάφους πάνω στο οποίο είναι χτισμένη μια πόλη.

Όταν το έδαφος λειτουργεί σαν «ενισχυτής»

Τα σεισμικά κύματα ταξιδεύουν μέσα από διαφορετικά είδη πετρωμάτων πριν φτάσουν στην επιφάνεια. Όταν περνούν από σκληρά πετρώματα σε πιο μαλακά στρώματα εδάφους, η ταχύτητά τους μειώνεται, αλλά η έντασή τους μπορεί να αυξηθεί σημαντικά.

Έτσι, μια περιοχή που βρίσκεται μακριά από το επίκεντρο ενδέχεται να δεχθεί ισχυρότερες δονήσεις από άλλες που είναι πιο κοντά στον σεισμό, εφόσον το υπέδαφός της ευνοεί αυτή την ενίσχυση.

Οι «παγίδες» κάτω από τις πόλεις

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν οι λεγόμενες ιζηματογενείς λεκάνες, δηλαδή μεγάλες κοιλότητες γεμάτες με μαλακά ιζήματα που έχουν σχηματιστεί εδώ και χιλιάδες ή εκατομμύρια χρόνια.

Πολλές μεγάλες πόλεις του κόσμου έχουν αναπτυχθεί πάνω σε τέτοιες επίπεδες εκτάσεις, καθώς προσφέρουν ιδανικές συνθήκες για δόμηση. Όμως σε περίπτωση σεισμού, αυτές οι λεκάνες μπορούν να λειτουργήσουν σαν φυσικοί θάλαμοι αντήχησης.

Ανάλογα με το σχήμα και το βάθος της λεκάνης, οι ανακλάσεις των σεισμικών κυμάτων μπορούν να ενισχυθούν σημαντικά, οδηγώντας σε καταστροφές πολύ μεγαλύτερες από αυτές που θα αναμένονταν με βάση μόνο το μέγεθος του σεισμού ή την απόστασή του από μια πόλη.

Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η πρωτεύουσα της Νέας Ζηλανδίας, το Ουέλλινγκτον, που είναι χτισμένη πάνω σε ιζηματογενή λεκάνη.

Κατά τον σεισμό των 7,8 βαθμών στην πόλη Καϊκούρα το 2016, η πόλη δέχθηκε δονήσεις σημαντικά ισχυρότερες από τις προβλέψεις των μηχανικών. Παρότι το επίκεντρο βρισκόταν περίπου 80 χιλιόμετρα μακριά, πολλά πολυώροφα κτίρια υπέστησαν σοβαρές ζημιές και ορισμένα χρειάστηκε να κατεδαφιστούν.

Ακόμη πιο ενδεικτικά είναι τα ιστορικά δεδομένα από τον σεισμό του Γουαϊραράπα το 1942. Παρότι σημειώθηκε επίσης περίπου 80 χιλιόμετρα από την πόλη, προκάλεσε την καταστροφή περίπου 10.000 καμινάδων στο Ουέλινγκτον.

Νεότερες μελέτες δείχνουν ότι η λεκάνη κάτω από το κέντρο της πόλης είναι σχεδόν διπλάσια σε βάθος από ό,τι εκτιμούσαν προηγούμενα γεωλογικά μοντέλα. Αντί για περίπου 250 μέτρα, φτάνει τα 500 μέτρα, ενώ και το σχήμα της αποδεικνύεται σημαντικά διαφορετικό από τις παλαιότερες εκτιμήσεις.

Το φαινόμενο της «σεισμικής ηχούς»

Σύμφωνα με νέα έρευνα από το Πανεπιστήμιο Βικτόρια του Ουέλινγκτον στη Νέα Ζηλανδία δείχνει ότι οι σεισμικές δονήσεις μπορούν να παγιδευτούν μέσα σε αυτές τις λεκάνες και να ανακλώνται από τη μία πλευρά στην άλλη, δημιουργώντας αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «σεισμικές ηχώ».

Το φαινόμενο ερμηνεύεται μέσω δύο βασικών μηχανισμών, σύμφωνα με ανάλυση στο «The Conversation». Ο πρώτος σχετίζεται με τη μετάβαση των σεισμικών κυμάτων από σκληρά, συμπαγή πετρώματα σε πιο μαλακά ιζηματογενή στρώματα. Καθώς τα κύματα επιβραδύνονται, το πλάτος τους αυξάνεται, αντίστοιχα με ό,τι συμβαίνει σε ένα τσουνάμι που γίνεται ψηλότερο καθώς πλησιάζει σε ρηχότερα νερά.

Μάλιστα οι ερευνητές παρομοιάζουν το φαινόμενο με τον ήχο μέσα σε μια άδεια αίθουσα. Όπως ο ήχος ανακλάται στους τοίχους και δημιουργεί ηχώ, έτσι και τα σεισμικά κύματα μπορούν να «αναπηδούν» μέσα σε μια λεκάνη.

Αυτές οι επαναλαμβανόμενες ανακλάσεις ενδέχεται να δημιουργήσουν αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «σεισμική ηχώ», οδηγώντας σε πολύ ισχυρότερες δονήσεις από αυτές που θα αναμένονταν με βάση μόνο την απόσταση από το επίκεντρο.

Όταν ο συντονισμός πολλαπλασιάζει τον κίνδυνο

Ένας ακόμη παράγοντας είναι ο συντονισμός. Εάν η συχνότητα των σεισμικών κυμάτων ταιριάζει με τα γεωλογικά χαρακτηριστικά της λεκάνης ή ακόμη και με τα χαρακτηριστικά των κτιρίων, τότε η ενέργεια του σεισμού μπορεί να ενισχυθεί δραματικά.

Το αποτέλεσμα είναι ότι συγκεκριμένες γειτονιές μιας πόλης μπορεί να υποστούν δυσανάλογα μεγάλες ζημιές, ενώ άλλες περιοχές σε μικρή απόσταση να επηρεαστούν πολύ λιγότερο.

Τα μαθήματα από τις μεγάλες καταστροφές

Η περίπτωση της Πόλης του Μεξικού το 1985 αποτελεί ένα από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα.

Παρότι ο σεισμός είχε επίκεντρο περίπου 350 χιλιόμετρα μακριά από την πόλη προκάλεσε απροσδόκητα εκτεταμένες καταστροφές. Τα σεισμικά κύματα παγιδεύτηκαν στα μαλακά ιζηματογενή στρώματα της λεκάνης πάνω στην οποία είναι χτισμένη η πόλη και ενισχύθηκαν σημαντικά, με αποτέλεσμα περίπου 8.000 άνθρωποι να χάσουν τη ζωή τους και πολλά πολυώροφα κτίρια να καταρρεύσουν.

Παρόμοια φαινόμενα έχουν καταγραφεί και σε άλλες πόλεις του κόσμου, αποδεικνύοντας ότι η απόσταση από το επίκεντρο δεν αποτελεί πάντα ασφαλές κριτήριο για την εκτίμηση του κινδύνου.

Γιατί η χαρτογράφηση του υπεδάφους είναι κρίσιμη

Οι σύγχρονες γεωφυσικές μέθοδοι επιτρέπουν πλέον στους επιστήμονες να δημιουργούν τρισδιάστατα μοντέλα του υπεδάφους κάτω από τις πόλεις.

Μέσα από αυτές τις μελέτες μπορούν να εντοπιστούν οι περιοχές όπου είναι πιθανότερο να εμφανιστεί ενίσχυση των σεισμικών κυμάτων.

Οι πληροφορίες αυτές θεωρούνται πολύτιμες για τον αντισεισμικό σχεδιασμό, καθώς βοηθούν τις αρχές να προσαρμόζουν τους οικοδομικούς κανονισμούς και να λαμβάνουν μέτρα προστασίας στις πιο ευάλωτες ζώνες.

Ο πραγματικός κίνδυνος δεν βρίσκεται πάντα κοντά

Η νέα επιστημονική γνώση υπενθυμίζει ότι ένας σεισμός δεν απειλεί μόνο τις περιοχές γύρω από το επίκεντρό του. Η γεωλογία μιας πόλης μπορεί να μετατρέψει ακόμη και μια μακρινή δόνηση σε σοβαρό κίνδυνο.

Γι’ αυτό οι ειδικοί τονίζουν ότι η κατανόηση του υπεδάφους είναι εξίσου σημαντική με τη μελέτη των ίδιων των ρηγμάτων.

Σε πολλές περιπτώσεις, το τι βρίσκεται κάτω από μια πόλη μπορεί να καθορίσει πόσο καταστροφικός θα αποδειχθεί ένας σεισμός που συνέβη πολύ μακριά από αυτήν.