آیا گسل مشا در آینده نزدیک، زلزله مهیب ۱۹۰ سال پیش خود را در تهران تکرار می‌کند؟ / برای این حادثه چگونه باید آماده شویم؟

ظاهرحسین شمالی - سید سروش انفرادی: زمين‌لرزه در کشور ایران، به عنوان یکی از فعال‌ترین مناطق زمین‌شناسی جهان، مهم‌ترین عارضه تکتونیکی به شمار می‌آید. تهران، پایتخت پرآوازه ایران، در جنوب رشته کوه‌های البرز مرکزی و در یک دشت وسیع قرار گرفته است که تحت تاثير چندین گسل فعال با پتانسیل خطر لرزه‌ای بالا قرار دارد. مهم‌ترین گسل‌های شهر تهران عبارتند از: گسل مشا با طول تقریبی 200 کیلومتر، گسل شمال تهران با طول تقریبی 90 کیلومتر و گسل جنوب ری با طول تقریبی 20 کیلومتر. به نظر مي‌رسد گسل مشا-فشم یکي از فعال‌ترین گسل‌های تهران است که از سمت فیروزکوه و دماوند تا محدوده کندوان امتداد یافته و چندین زمين‌لرزه بزرگتر از 6,5 را در سال‌هاي 958، 1665 و 1830 ميلادي در گستره دماوند-شمیرانات تجربه كرده است. از قرن 19 ميلادي تا به امروز، واقعه بزرگي نزدیک تهران تعيين محل نشده است، ولیکن طی یک دهه اخیر چندین زمين‌لرزه با بزرگي بيش از 5 به فعاليت گسل‌ مشا نسبت داده شده است. لذا تهران از جمله كلان‌شهرهاي دنياست كه در آن وقوع زمين‌لرزه‌هاي مخرب ناشي از جنبش پهنه‌هاي فعال، اجتناب‌ناپذیر به نظر مي‌رسد.

 زمين‌لرزه بامداد جمعه 19 اردیبهشت 1399 دماوند با بزرگای ۵.1 در مقیاس ریشتر

طبق گزارش مرکز لرزه‌نگاری کشوری، ساعت ۴۸ دقیقه بامداد جمعه ۱۹ اردیبهشت،‌ زمین‌لرزه‌ای به بزرگی ۵.۱ در مقیاس ریشتر دماوند در استان تهران را لرزاند. پس از زمين‌لرزه ۲۹ آذر ۱۳۹۶ ملارد با بزرگای ۵.۲ در مقیاس ریشتر، زمين‌لرزه اخیر دماوند بزرگ‌ترین و نزدیک‌ترین زمين‌لرزه به شهر تهران بوده است. با توجه به اینکه نزدیک‌ترین گسل به گستره دماوند، گسل مشا می‌باشد، احتمال می‌رود که گسل فعال مشا مسبب این زمین‌لرزه باشد. مطابق با برآوردها و مطالعات صورت گرفته، گسل مشا هر ۱۶۵ سال، مسبب زمين‌لرزه بزرگی در تهران خواهد بود. بررسی‌ و ارزیابی اسناد موجود، حاکی از این است که گسل مشا آخرین بار حدود ۱۹۰ سال پیش باعث وقوع زمین‌لرزه مهیب 27 مارس 1830 ميلادي دماوند-شمیرانات با بزرگي حدود 7,1 شده است. زمین‌لرزه اخیر دماوند، بار دیگر نگرانی‌های زیادی را مبنی بر وقوع زمين‌لرزه‌ای بزرگ در تهران به وجود آورده است. شدت یافتن روند گسترش شهري، تمركز جمعيت و سرمایه‌هاي مادي و معنوي و ساخت و ساز در حریم گسل‌ها، تهران را به لحاظ ریسک زلزله بسیار آسیب‌پذیر ساخته است. لذا بار دیگر و با علم به مشکلات موجود و یک احساس خطر جدي براي بروز بحران ناشي از رخداد فاجعه‌هایي نظير زمين‌لرزه بم با شدتي چند برابر در تهران، ضرورت وجود یک سامانه هشدار سریع زمین‌لرزه برای کاهش حجم خسارات در شهر تهران، بیش از پیش احساس می‌شود.

سامانه هشدار سریع زمين‌لرزه

ایده سامانه‌های هشدار سریع زمين‌لرزه به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین روش‌ها برای کاهش سطح آسیب‌های زمين‌لرزه، در دهه 90 میلادی شکل گرفت. برای اولین بار در سال 1995 میلادی، اولین سامانه هشدار سریع زمين‌لرزه در جهان در کشور مکزیک و شهر مکزیکوسیتی نصب و راه‌اندازی شد. پس از تجربه موفق مکزیک در این زمینه، کشورهای زلزله‌خیز و پیشرو در امر زلزله نظیر ژاپن، آمریکا، تایوان، ایتالیا و ... نیز به استفاده از این سامانه‌ها روی آوردند. یک سامانه هشدار سریع زمين‌لرزه، یک سیستم اطلاع‌رسانی زمين‌لرزه است که به محض وقوع زمين‌لرزه و قبل از رسیدن امواج مخرب آن به مناطق مسکونی، اقدام به شناسایی آن کرده و موقعیت و بزرگی آن را تخمین می‌زند و در صورت تشخیص مخرب بودن زمين‌لرزه، پیام هشدار صادر می‌کند. به هنگام وقوع زمين‌لرزه، دو نوع از امواج به نام‌های P و S، شروع به انتشار می‌کنند. ابتدا موج P و سپس موج S منتشر می‌شود. موج P سرعت بیشتری نسبت به موج S داشته و معمولا هیج خطری به همراه ندارد. اما موج S که موج مخرب زمين‌لرزه شناخته می‌شود، سرعت کمتری نسبت به موج P داشته و دیرتر به مناطق مسکونی می‌رسد. لذا سامانه هشدار سریع زمين‌لرزه از این اختلاف سرعت امواج P و S استفاده کرده و با نصب ایستگاه‌های لرزه‌نگاری و حسگر بر روی گسل‌ها، به محض وقوع زمين‌لرزه و دریافت موج P، آن را شناسایی می‌کند. سپس در 3 الی 4 ثانیه موج P را آنالیز کرده و تمام اطلاعات زمين‌لرزه اعم از بزرگی آن استخراج شده و در صورت مخرب بودن و بزرگ بودن زمين‌لرزه، سریعا اطلاعات زمين‌لرزه به مرکز پردازش فرستاده می‌شود و مرکز پردازش نیز پیام هشدار را به سایر مراکز حساس و مهم جهت انجام اقدامات لازم صادر می‌کند (شکل 1).

یکی از پارامترهای کلیدی و تعیین‌کننده در سامانه‌های هشدار سریع زمين‌لرزه، زمان هشدار است. زمان هشدار، زمان در دسترس برای انجام اقدامات آنی و پیشگیرانه پس از وقوع زمین‌لرزه و قبل از رسیدن زمين‌لرزه به مناطق مسکونی به منظور کاستن از خسارات احتمالی پیشرو است. همانطور که در شکل 1 نیز مشاهده می‌شود، هر چه تعداد حسگرهای بیشتری بر روی گسل و یا در نزدیکی آن نصب شود، زمين‌لرزه سریعتر آنالیز شده و زمان هشدار بیشتری برای انجام اقدامات لازم در دسترس خواهد بود. به طور کلی دو نوع هشدار در بحث سامانه‌های هشدار سریع زمين‌لرزه مطرح است، 1) هشدار به کاربران خاص و 2) هشدار به عموم مردم. هشدارهایی که فقط به کاربران خاص مخابره می‌شوند، شامل اطلاعاتی در مورد زمان تخمینی رسیدن زمین‌لرزه به مناطق مختلف است تا اقدامات لازم در صورت نیاز انجام شود. برخلاف کاربران پیشرفته که درک و آمادگی بالایی برای برخورد با این شرایط را دارند، مردم معمولی در مواجهه با این شرایط ممکن است دچار سردرگمی شوند. لذا مکمل بازدهی بالای این نوع از سامانه‌ها، آموزش مناسب مردم است. برخورد مناسب در موقع رویداد زمین‌لرزه نیز بستگی به شرایط و مکان داشته و این ضروری است که مردم بدانند که در هر شرایط باید چه اقداماتی انجام دهند.

شکل 1: سازوکار حاکم بر یک سامانه هشدار سریع زلزله

در کشور ایران و در شهر تهران نیز سازمان پیشگیری و مدیریت بحران شهر تهران در سال 1387 و با مشارکت آژانس همکاری‌های بین‌المللی ژاپن (جایکا)، اقدام به نصب 10 حسگر و ایستگاه در سطح شهر تهران و 4 ایستگاه بر روی گسل مشا نموده است. این سازمان به عنوان اولین مرکز در شهر تهران، بستر مساعدی را جهت استفاده از قابلیت سامانه‌های هشدار سریع زمین‌لرزه فراهم آورده است. با توجه به نحوه توزیع گسل‌ها در اطراف شهر تهران از جمله گسل مشا، این حسگرها و ایستگاه‌ها به گونه‌ای توزیع شده‌اند که بتوانند کل شهر تهران و مناطق اطراف آن را پوشش دهند. همچنین این سازمان کماکان نیز به صورت پایلوت زمین‌لرزه‌ها و رخدادها را به منظور استفاده در سیستم هشدار سریع زمین‌لرزه رصد می‌کند.

در این راستا، طی مطالعه شبیه‌سازی محققین موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران که بر روی زمین‌لرزه 19 اردیبهشت دماوند صورت گرفته است، زمان هشدار 5 الی 14 ثانیه برای کل شهر تهران جهت انجام اقدامات لازم قبل از رسیدن امواج مخرب زمین‌لرزه برآورد شده است (شکل 2). همانطور که در شکل 2 مشاهده می‌شود، دایره سبز رنگ محل اصلی زمین‌لرزه و ستاره قرمز رنگ محل تخمین زده شده با استفاده از سیستم هشدار سریع زمین‌لرزه است. همچنین مثلث‌های مشکی رنگ، نحوه توزیع ایستگاه‌ها و حسگرها و محدوده قرمز رنگ درون شکل نیز ناحیه کور می‌باشد. ناحیه کور، منطقه‌ای است که امواج مخرب S زمین‌لرزه به آنجا رسیده و هیچ زمان هشداری را برای انجام اقدامات لازم نمی‌توان برای آن ناحیه متصور شد. لذا این مطالعه در صدد آن است تا بار دیگر ضرورت وجود یک سامانه هشدار سریع زمین‌لرزه در شهر تهران را یادآور شده و قابلیت این سامانه‌ها در خلق زمان‌های هشدار برای انجام تمامی اقدامات پیشگیرانه قبل از رسیدن زمین‌لرزه به شهر تهران را گوشزد نماید. چنانچه در شهر تهران از پتانسیل یک سامانه هشدار سریع زمین‌لرزه بهره برده شود و همچنین تراکم و تعداد ایستگاه‌ها و حسگرها در اطراف شهر تهران و به ویژه بر روی گسل‌های مشا، شمال تهران و ری افزایش یابد، در صورت رخداد یک زمین‌لرزه بزرگ در شهر تهران، می‌توان زمان‌های هشدار بسیار قابل توجهی را برای انجام اقدامات پیشگیرانه قبل از رسیدن امواج مخرب زمین‌لرزه به شهر تهران، به همراه داشت. همچنین می‌توان از حجم تلفات و خسارات احتمالی به میزان قابل ملاحظه‌ای کاست.

شکل 2: زمان‌های هشدار برآورد شده برای شهر تهران

نتیجه‌گیری

در این مطالعه، به سودمندی، ضرورت و شایستگی سامانه هشدار سریع زمین‌لرزه در کلان‌شهر تهران پرداخته شده است. در این راستا، زلزله بامداد جمعه 19 اردیبهشت 1399 دماوند با بزرگای ۵.1 در مقیاس ریشتر، مورد واکاوی و مطالعه شبیه‌سازی سامانه هشدار سریع زمین‌لرزه قرار گرفت که مطابق با نتایج حاصل شده، برای کل گستره تهران بزرگ زمان‌های هشدار قابل اعتماد 5 الی 14 ثانیه برآورد شده است. آنچه مسلم است این است که تهران دیگر بار شاهد رخدادهایی از این دست خواهد بود و چه بسا در آینده‌ای نزدیک، گسل مشا زمین‌لرزه مهیب 190 سال پیش خود را تکرار کند. بدین منظور پیشنهاد می‌شود که هر چه سریعتر زیرساخت‌های لازم جهت بهره‌مندی کامل از قابلیت سیستم‌های هشدار سریع زمین‌لرزه در شهر تهران فراهم گردد. لذا یک سامانه هشدار سریع زمین‌لرزه به صورت بالقوه می‌تواند در شکل‌گیری اقدامات اساسی محافظتی و پیشگیرانه (نظیر توقف جریان‌های تاسیسات برق و گاز، توقف عملیات‌های فرودگاهی و قطارهای سریع‌السیر، پخش هشدارهای شنیداری (صوتی)، اعلام آماده‌باش به کلیه نیروهای امدادی، آتشفشانی و ...)، ادای فریضه نماید.

(لینک مقاله تحقیقی نویسندگان در یک سال قبل در همین زمینه)

ظاهرحسین شمالی، دانشیار، عضو هیات علمی موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران

سید سروش انفرادی، دانشجوی کارشناسی ارشد زلزله‌شناسی موسسه ژئوفیزیک، دانشگاه تهران