کاربرد سنجش از دور راداری در پایش زمین لرزه

زلزله چیست؟
زلزله یا زمین لرزه از آزاد شدن ناگهانی انرژی انباشته شده در سنگ‌های پوسته زمین به‌ وجود می‌آید. این آزاد شدن انرژی از نقطه‌ای در عمق زمین به‌ نام کانون زلزله آغاز و با رها شدن انرژی به صورت امواج، باعث لرزش سطح زمین می‌شود. در تعریفی دیگر زمین لرزه یا همان زلزله، لرزش و حرکت پوسته زمین است که به علت آزاد شدن انرژی ناشی از گسیختگی سریع گسل‌ های پوسته زمین اتفاق می افتد. محل آغاز گسیختگی در گسل را کانون زلزله یا مرکز درونی می نامند و در واقع محل اولیه آزاد شدن انرژی در داخل زمین می باشد. تصویر کانون در سطح زمـین کانون سطحی زلزله نامیـده مـی شـود کـه معمـولا محـل بیشترین خسارت ها می باشد.

شکل - 1 : مشخصات زلزله

زلزله‌ها به دلایل گوناگون رخ می‌ دهند :

• حرکت صفحات پوسته زمین؛
• فوران گدازه‌های آتشفشانی؛
• فعالیت‌های مربوط به بشر مانند ساخت سدهای بزرگ و حفاری های بزرگ

مهمترین و اصلی‌ ترین دلیل وقوع زلزله، حرکت‌ های صفحه‌ های پوسته زمین است.
گسل های خطرناک در تهران شامل موارد زیر است :

• گسل شمال تهران از کرج تا لواسانات
• گسل جنوب تهران یا همان ری شمالی و جنوبی که بین 7 تا 6.7 ریشتر قابلیت وقوع زلزله را دارد.
• گسل مشافشم که از سمت فیروز کوه و دماوند تا محدوده کندوان با طول حداقل 200 تا 300 کیلومتر است و توانایی این گسل برای زلزله بیش از 7 ریشتر می باشد.
• گسل شمال تهران در لواسانات و لشکرک از همین گسل انشعاب یافته

رابطه گسل با زلزله
رابطه گسل - زلزله دو طرفه می‌باشد. یعنی وجود گسل های فراوان در یک منطقه سبب بروز زلزله می‌گردد. این زلزله به نوبه خود سبب ایجاد گسل جدیدی گردیده و نتیجتا تعداد شکستگی ها زیادتر شده و به این ترتیب قابلیت لزره خیزی منطقه افزایش می‌یابد.

اهمیت پایش زمین لرزه
بلایای طبیعی از جمله زمین لرزه که وقوع آن در اغلب موارد با تلفات جانی و مالی همراه است از پدیده هایی می باشد که بررسی و تحلیل آن در مناطق لرزه خیز از اهمیت فراوانی برخوردار است. فلات ایران نیز به دلیل قرارگیری در کمربند لرزه خیز آلپ-هیمالیا از مناطق لرزه خیز دنیا به شمار می رود و اگر به تاریخچه لرزه خیزی ایران نظری افکنیم زلزله‌های متوالی بوقوع پیوسته در نواحی مختلف ایران حاکی از بروز یک رژیم لرزه‌خیزی خاص در این کشور و مشوقی جهت بررسی ابعاد مختلف این پدیده می‌باشند.

نحوه تصویربردار ماهواره های راداری
نحوه ی عملکرد یک سیستم تصویربردار راداری و تشکیل یک تصویر راداری به این ترتیب است که پالس های مایکروویو از طریق آنتن فرستنده از فضا به سطح زمین ارسال و بعد از فرآیند پراکنش با اهداف زمینی، بخشی از پالس ها، به سمت آنتن گیرنده برگشت داده می شود. سنجنده ی راداری با ثبت زمان رفت و برگشت و همچنین شدت موج برگشتی، تصویر راداری را ثبت می کند.

پایش زمین لرزه با استفاده از تصاویر ماهواره ای راداری
پس از آنکه زلزله اتفاق افتاد زمین دچار جابجایی می شود. این جابجایی ممکن است در جهت بالا (بالا آمدگی) یا پایین (فرونشست) باشد. یک روش دقیق و کم هزینه برای اندازه گیری میزان جابجایی و تغییر شکل زمین استفاده از تصاویر ماهواره ای راداری است. تکنیک اینترفرومتری یا تداخل سنجی راداری تکنیکی است که از پردازش تصاویر راداری قادر است میزان جابجایی زمین در اثر زلزله را با دقت بالایی اندازه گیری کند. به بیان ساده این تکنیک از دو تصویر راداری قبل و بعد از رخداد زلزله استفاده می کند و با اندازه گیری اختلاف طول پالس تصویر قبل و بعد از زلزله میزان جابجایی را اندازه گیری می کند. مطابق شکل زیر فرض کنید یک ماهواره راداری قبل از رخداد زلزله پالس را به زمین ارسال و بازپراکنش آنرا دریافت کرده باشد. پس از وقوع زلزله همین ماهواره با عبور مجدد از این منطقه یک پالس دیگر ارسال و دریافت کرده باشد. میزان اختلافی که بین دو پالس قبل و بعد از وقوع زلزله وجود دارد با انجام یکسری پردازش هایی توسط متخصصین این حوزه تبدیل به میزان جابجایی می شود.

شکل - 2 : نحوه اندازه گیری جابجایی ناشی از زلزله در تکنیک تداخل سنجی راداری

بدین ترتیب می توان جابجایی بوجود آمده سطح زمین بر اثر زلزله را با استفاده از تصاویر ماهواره ای اندازه گیری کرد. در شکل زیر، میزان جابجایی پوسته زمین در راستای دید ماهواره در اثر زلزله کرمانشاه در سال 1396 نشان داده شده است. این نقشه با استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری به کمک تصاویر ماهواره ای رادار قبل و بعد از حادثه توسط سازمان فضایی ایران تولید شده است.

شکل - 3 : مدل‌سازی سه‌ بعدی با استفاده از تکنیک راداری توموگرافی