POSLJEDNJIH dana u hrvatskoj se javnosti često postavljalo pitanje čemu služe seizmologija i seizmolozi ako ne mogu točno predvidjeti kada će se, gdje i koliko jak potres dogoditi.
Mnogi se još uvijek sjećaju sudskog procesa u kojem je šest talijanskih znanstvenika bilo procesuirano za ubojstvo iz nehaja zbog savjeta koje su dali neposredno prije katastrofalnog potresa u L'Aquili u kojem je 6. travnja 2009. godine poginulo 309 ljudi. Među njima je bilo troje seizmologa, jedan vulkanolog i dvoje inženjera seizmologije.
Sud je znanstvenike osudio na šest godina zatvora zato što na temelju podrhtavanja koja su prethodila velikom potresu nisu upozorili na moguću opasnost. Brojni znanstvenici iz cijelog svijeta tada su prosvjedovali protiv osuđujuće presude ističući da do danas još nije otkrivena metoda kojom bi se potresi mogli točno predviđati. Prizivni sud 2014., a potom i Vrhovni 2015., odbacili su presude protiv znanstvenika koji su tijekom procesa tvrdili da su podrhtavanja bila uobičajene seizmičke aktivnosti te da se na temelju njih nije mogao predvidjeti veliki potres.
U razgovoru s našim seizmologom dr. sc. Josipom Stipčevićem s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta u Zagrebu pokušali smo razjasniti što seizmologija može predviđati i čemu služi ako već ne može precizno predvidjeti potrese.
Za početak, možete li nam kratko objasniti što je seizmologija i čime se bavi?
Seizmologija je znanost o potresima i svim efektima koji proizlaze iz potresa, poput potresnih valova. Ona nije striktno ograničena samo na proučavanje potresnih izvora, odnosno onoga što se u njima događa tijekom potresa. Ona se također bavi proučavanjem strukture tla, strukture duboke i plitke zemlje, efekata potresa, utjecaja potresa na građevine i slično. Dakle, seizmologija je znanost koja istražuje sve pojave vezane uz potrese te strukturu medija kroz koje se šire potresni, odnosno elastički valovi.
Uključuje li ona i istraživanje aktivnosti tektonskih ploča?
Naravno, nama se uvijek u tom kontekstu potresa nameće pitanje zašto oni nastaju. Kada gledate Mars, vidite da je Zemlja geološki puno aktivnija od većine drugih planeta u Sunčevom sustavu. Primjerice, Mars i naš Mjesec geološki su puno manje aktivni nego Zemlja. Uzrok potresa na Zemlji je to što je ona geološki živ planet. Kada pogledate površinu Zemlje, vidite da se tektonske ploče kreću po njoj. Kako ih ima više, one su u interakciji jedna s drugom. Zbog njihovog nejednolikog gibanja i interakcija dolazi do nakupljanja energije na mjestima kontakata. To je glavni uzrok tektonskih potresa na Zemlji. Tu se u svojim područjima istraživanja seizmologija preklapa s drugim granama geofizike i geologijom.
Nitko ne voli potrese. No s druge strane, vidimo da su geološki mrtvi planeti u načelu također biološki mrtvi. U tom smislu mogli bismo reći da je za život na Zemlji dobro to što je geološki aktivna. Je li to točno?
Tako je. Koliko god nam se činilo loše to što je Zemlja geološki aktivna, jer zbog toga imamo vulkane i potrese, s druge strane treba razumjeti da znanstvena istraživanja pokazuju da bez geološkog života na Zemlji ne bi bilo ni biološkog. Cijeli ciklus izmjene materijala na Zemlji održava život. Osim toga, Zemljino magnetsko polje također je jedan od rezultata unutrašnjeg života Zemlje - konvekcijskih procesa koji se zbivaju u njenoj užarenoj unutrašnjosti. Oni održavaju magnetsko polje koje je jako važno za održavanje života. Na taj način nastaje Zemljina magnetosfera koja nas štiti od sunčevih zračenja i od kozmičkih zraka.
Primjerice, Mars je od geološki živog planeta s vodom i atmosferom postao beživotan upravo zato što je izgubio magnetski štit. To se dogodilo zato što je Mars manji od Zemlje pa su se procesi hlađenja njegove unutrašnjosti odvijali puno brže. Mars stoga danas ima puno deblju i čvrstu litosferu i nema magnetsko polje kakvo ima Zemlja.
Jedno od ključnih svojstava znanosti, za razliku od pseudoznanosti, je da daje neka predviđanja koja se eksperimentalno mogu potvrditi ili opovrgnuti. Zašto seizmologija ne može točno predviđati gdje će se, kada i koliko jak potres dogoditi, što ljude najviše zanima?
Prije svega treba razumjeti da mi imamo cijeli set jednadžbi kojima bismo mogli raditi predikcije potresa. Drugim riječima, mi smo i matematički i fizikalno vrlo dobro naoružani. Međutim, glavni problem seizmologije je to što mi naša mjerenja ne možemo vršiti izravno. Sve što mi radimo, radimo posredno. Ako mjerimo nešto na dubini od 10 km na kojoj se nedavno dogodio petrinjski potres, mi to radimo mjerenjem seizmičkih valova i drugim neizravnim metodama. To su podaci na temelju kojih zaključujemo nešto o strukturi okoliša u kojem se potres dogodio. Mi ne možemo izravno prići i uzeti mjerenja u točki u kojoj se dogodio potres. To je veliki problem.
Ako povučemo paralelu s meteorologijom, koja je druga grana geofizike, vidimo da u njoj možemo obaviti mjerenja na puno mjesta, primjerice na mjernim stanicama na tlu, u moru, uz pomoć meteoroloških balona sa sondama, satelitima i sl. Kada imate takav sustav mjerenja na tisućama točaka, onda možete raditi neku predikciju iako čak i u meteorologiji, zato što je riječ o vrlo kompleksnom sustavu, teško možete davati jako dugoročne prognoze. Što idete dalje u budućnost, one su sve slabije. Sada zamislite da sličan takav sustav imate unutar Zemlje, a da nemate mogućnost ni za jedno izravno mjerenje. Mi ne možemo izmjeriti podatke na stotinama tisuća točaka kako bismo ih uvrstili u naše jednadžbe i konačno zaključili da s tolikom i tolikom sigurnošću možemo reći da će se potres određene jačine dogoditi u određenom razdoblju. To je osnovni problem seizmologije.
Što onda seizmologija može predviđati?
Seizmologija i ostale geofizičke znanosti mogu nam reći na koji način se potres događa, koja će područja biti ugroženija i ono što je najvažnije, kako će potres koji će se dogoditi utjecati na ljude i građevine u kojima stanuju. Čak i kada bismo mogli dobiti neka bolja predviđanja u seizmologiji, veći fokus trebao bi biti na onome što možemo predviđati, a to je kako će potres utjecati na građevine.
To je nešto kao prevencija u medicini?
Upravo tako. Recimo da se rodite i onda vam netko treba dati predviđanja od čega ćete bolovati za 50 godina. Teško je davati precizna predviđanja na temelju malo varijabli koje možete izmjeriti. Stoga bi glavni fokus trebao biti na sprečavanju posljedica. Kada mi imamo mjerenja koja govore kako će potres utjecati na građevine, zakonodavstvo i građevinarstvo bi se tome trebali prilagoditi. Primjerice, čak i da možemo reći da će se neki potres dogoditi kroz mjesec dana na nekom području, što bismo s tim predviđanjem mogli napraviti?
Možemo li na temelju njega iseliti cjelokupno stanovništvo tog područja? Ne, bilo bi logičnije da se na tom području grade građevine koje mogu izdržati takve potrese. U Japanu i drugim seizmički vrlo aktivnim područjima ljudi tako žive. Oni su konstantno pod prijetnjom potresa. No prilagodili su se tome da se potres može dogoditi i da posljedice mogu biti strašne ako za njih nisu pripremljeni. Ako su pripremljeni, one će biti minimalne. To bi trebao biti zajednički cilj geofizike, građevinarstva i zakonodavstva – da se prilagodimo činjenici da živimo na potresnom području.
Što seizmologija može predviđati od varijabli koje zanimaju javnost, ali i građevinare i one koji oblikuju politiku?
Kada spojite geologiju, geofiziku i građevinu, možete napraviti puno toga. Promatranjem površine zemlje, u čemu se danas koriste i geosateliti, može se vidjeti koja su potresna područja najaktivnija. Seizmologija vam iz povijesnih zapisa može reći da se na određenom području događaju potresi određene jačine, geolog može izaći na teren i vidjeti iz stijena kolike su dužine rasjeda i kolika se maksimalna magnituda na njemu može očekivati.
Seizmolozi opet mogu izračunati neku vrijednost vjerojatnosti za određeni povratni period u kojem se ti potresi mogu događati. Također mogu izračunati silu koja može djelovati na građevine tijekom takvih potresa. Takvi podaci daju se građevinarima koji na temelju njih mogu prilagoditi način gradnje. To je put kojim se trenutno mora ići.
Može li bolje prikupljanje podataka pomoći boljem predviđanju potresa u smislu da se može bolje definirati povratni period za potres neke jačine i da se maksimalna jačina može bolje predvidjeti?
Naravno. U ovom potresu ćemo prikupiti jako puno mjerenja. Nakon toga nam slijedi znanstveni dio – proučavanje onoga što se događalo prije, tijekom i nakon potresa te povezivanje s onime što smo znali od prije. Iz toga možemo puno naučiti. Primjerice, iz zapisa potresa možemo doznati kakva je struktura tla u dubini. Možemo doznati kako izgleda rasjedna ploha. Možemo doznati kako se događalo puknuće.
To će nam sve koristiti za neke buduće potrese koji će se sigurno događati u tom području. Moći ćemo znati kakve karakteristike imaju potresi koji se u tom području događaju, kakvo je podzemlje. Možda ćemo doznati postoji li na nekom području koje do sada nije izgledalo kao jako potresno neka veća vjerojatnost za jak potres. Te i slične stvari moći će se doznati. Nažalost, na ovom stupnju na kojem se trenutno nalazi geofizika, neka točnija predikcija je vrlo nezahvalna. U budućnosti, tko zna.
Koliko seizmologa imamo u Hrvatskoj?
Trenutno nas je samo 14. Uglavnom su svi na terenu ili pak punom parom obrađuju podatke koji se prikupljaju.
Je li se u ovim potresima, u zagrebačkom i petrinjskom, ostvarilo ono što se u seizmologiji znalo?
Za Zagreb imamo jako dobre povijesne zapise. Mi smo znali da je Zagreb potresno vrlo ugrožen. Na to smo upozoravali proteklih godina i desetljeća. Kada pogledate posljednjih 150 godina, u Zagrebu se dogodilo nekoliko jakih potresa. Od onog velikog 1880. do danas imali smo cijelu seriju jakih potresa. Mi smo znali da se na zagrebačkom području mogu događati takvi potresi i eto, sada se dogodio. Što se maksimalne jačine potresa za okolicu Zagreba tiče, obično se procjenjuje da to može biti potres magnitude 6.0 ili 6.5. Ovi podaci koje smo prikupili pomoći će nam da to još bolje definiramo. Što se tiče petrinjskog potresa, mi smo znali da je i to područje aktivno.
Tu se dogodio slavni potres iz 1909. na temelju kojeg je Andrija Mohorovičić otkrio Mohorovičićev diskontinuitet, što je jedno od najvećih otkrića u hrvatskoj znanosti. Međutim, do sada nije bilo jasnih indikacija da bi se mogao dogoditi potres ove magnitude. Bilo je procjena da se može dogoditi potres magnitude veće od 6.0. No cijeli taj probabilistički hazard određene magnitude i određenog povratnog razdoblja s ovim će se potresom promijeniti. Sreća u nesreći je da se to kod nas ipak relativno rijetko događa, jer područje sjeverozapada Hrvatske nije seizmički jako aktivno ako ga usporedite s nekim drugim dijelovima svijeta, primjerice s Grčkom i Turskom. S druge strane, oni se događaju dovoljno često i dovoljno su jaki da ih ne možemo ignorirati. Problem je kada se zbog tih dužih razdoblja bez jakih potresa uljuljamo pa zaboravimo da živimo u potresno ugroženom području.
Vama kao seizmolozima ta rijetkost potresa sigurno otežava posao, zar ne?
Ja bih bio najsretniji da uopće nemamo što mjeriti. No kad se potres već dogodio, trebamo prikupiti i iskoristiti podatke kako bismo neke stvari mogli bolje odrediti u budućnosti. Ipak, danas postoje i druge metode kojima se može proučavati struktura tla. Postoji nešto što se zove ambijentalni šum. Tlo se konstantno trese. Bilo zbog ljudskih aktivnosti ili prirode – vjetrova, valova i sl. Mi možemo koristiti te signale za proučavanje unutrašnjosti zemlje.
Neki su znanstvenici vjerovali da bi neki signali, poput povećanih emisija plina radona iz stijena, mogli najavljivati potrese. Bilo je i onih koji su mislili da bi ih neke životinje mogle najaviti svojim ponašanjem. Primjerice, u L'Aquili se spominjalo navodno seljenje žaba prije potresa. Neki pak vjeruju da bi gravitacija Mjeseca i Sunca mogla uzrokovati plimni val u unutrašnjosti Zemlje koji bi mogao biti povezan s povećanom tektonskom aktivnosti. Drugim riječima, da bi pun Mjesec mogao povećati rizik za potres. Tu negdje u vrijeme oko potresa u Petrinji je bio pun. No neke studije pokazuju da je taj utjecaj preslab. Postoje li neke naznake da bi seizmologija u nekoj skorijoj budućnosti mogla prepoznati najave mogućih potresa?
Mjesec i Sunce utječu na Zemlju gravitacijski već milijardama godina. Mi smo fokusirani na određeni događaj pa nam se može činiti da postoji poveznica. Međutim, na Zemlji se svakodnevno događaju slični, pa i puno jači potresi. U vremenu nakon što se dogodio petrinjski bilo je više potresa širom Zemlje magnitude veće od 6.0. Kada pogledate statistički, ne nalazi se povezanost. Korelacija ne podrazumijeva kauzalnost.
Životinjski faktor je izvan moje domene istraživanja. Životinje znaju biti puno osjetljivije na određene podražaje u okolišu. No pokušajte zamisliti da se predikcije rade na temelju toga što žabe skaču u nekom smjeru. Što se tiče plina radona, pokazalo se da bi se njegove povećane emisije mogle povezati s potresima. No to je potvrđeno u manjem dijelu potresa. Da bismo se mogli pouzdati u taj efekt, on bi morao biti prisutan i siguran u velikoj većini potresa.
Postoji li neka grana seizmologije koja se razvija u smjeru boljih predviđanja ili bismo trebali prihvatiti da je rješenje isključivo u prevenciji kvalitetnom gradnjom?
Mi svakako trebamo prihvatiti da živimo u svijetu u kojem su naše građevine izložene potresima. Kada stojimo nasred livade, nama se neće dogoditi ništa, čak ni kada bi udario vrlo jak potres. Ne ubija potres, nego ono što smo mi sami izgradili. No u zadnjih nekoliko godina s razvojem umjetne inteligencije i s time vezanih računalnih metoda javljaju se i neki ohrabrujući laboratorijski rezultati. Jedan je rad pokazao da se pomoću laboratorijskih mjerenja naprezanja i računalnih obrada mogu raditi određena dobra predviđanja.
No jedno su mjerenja u laboratoriju, a drugo zbivanja u stvarnosti u prirodi. Tu se vraćamo na početak razgovora gdje smo rekli da nemamo mogućnosti za izravna mjerenja. Možda ćemo u budućnosti uspjeti nešto bolje na temelju neizravnih mjerenja. U našoj istraživačkoj grupi trenutno radimo na primjeni metoda strojnog učenja i neuralnih mreža u seizmologiji. Ove metode su se u dosadašnjim istraživanjima pokazale vrlo uspješnima i pružaju nadu da će u budućnosti možda omogućiti čak i predikciju potresa.