למידת מכונה: אולי ניתן לנטר מראש רעש אדמה עוצמתי

• יוספירה - אזור היונוספירה מתחיל בגובה של 90-60 ק"מ מפני כדור-הארץ (משתנה לפי שעות היממה המקומיות) ומסתיים בגובה של מעל 1,000 ק"מ. זהו אזור באטמוספירה של כדור-הארץ בשכברת התרמוספירה, שבו קיימים אלקטרונים חופשיים אשר גורמים לאטמוספירה להתנהג בדומה למוליך חשמלי.
• אטמוספירה - שם כולל למעטפת הגזים המקיפה כוכב לכת או כל גוף שמימי בעל מסה משמעותית. הגזים נמשכים אל הגוף בגלל כוח המשיכה שלו. לכל כוכב לכת יש אטמוספירה שונה, הן בהרכב הגזים שהיא מכילה, בצפיפותה, בעוביה, גובהה ומאפיינים אחרים.
• טרופוספירה - היא שכבת האטמוספירה הנמוכה ביותר בכדור-הארץ, בה אנו חיים והיא מכילה כ-75% מהמסה הכוללת של האטמוספירה. בשכבה זו נוצרים כל התהליכים האקלימיים ורוב סוגי העננים. ככל שמגביהים בטרופוספירה, הטמפרטורה יורדת (עד לכ-55- מעלות צלזיוס) וגם לחץ האוויר יורד (לדוגמה, על האוורסט לחץ האוויר הוא רק כ-30% מהלחץ בגובה פני הים. גובה השכבה הוא כ 8 ק"מ ברוב חלקי כדור-הארץ ןבקו המשווה היא מגיעה לכדי 18 קילומטר.

צוות חוקרים מאוניברסיטת אריאל וממו"פ מזרח, בדקו האם ניתן לחזות רעידות אדמה חזקות (> 6 Mw), עד 48 שעות לפני התרחשותן, באמצעות למידת השינויים בצפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה. התוצאות די מפתיעות.

המחלוקת בנוגע ליכולת ממשית ואמינה לחזות רעידות אדמה עדיין נותרה משמעותית. היכולת לחזות היכן ומתי צפוי להתרחש אסון טבע כגון רעידת אדמה באזור ובזמן מסוים, עדיין מהווה משימה מאתגרת עבור מחקר העוסק בהתראה מוקדמת וחיזוי רעידות אדמה. לפיכך, מדענים כיום חוקרים בהדרגה שימוש בטכניקות ניתוח מערכות מרובות משתנים מתחומי כריית נתונים או למידת מכונה על-מנת לבחון התרחשויות עתידיות של אירועי רעידות אדמה על בסיס אירועי עבר.

סממנים מקדימים לרעידות אדמה חזקות יכולים להופיע לא רק בתת-הקרקע אלא גם בשכבות שונות באטמוספירה (כגון הטרופוספירה והיונוספירה). טכנולוגיות חישה מרחוק מתקדמות הפכו לכלי רב ערך לניטור של סממנים מוקדמים מאזורים שבהם שדה המאמצים והמעוותים בתת-הקרקע הולך ומצטבר עמוק בקרום כדור-הארץ, הקשורים ככל הנראה לאירועי רעידות אדמה חזקות. על-ידי ניטור אותות לוויני נווטנים (GPS) הנקלטים בקרקע, ניתן לחשב מניחות האות המתפשט ביונוספרה את צפיפות מטען האלקטרונים הכוללת באותה שכבה. ניטור רציף של פרמטר זה יכול לשמש כסממן מקדים לרעידות אדמה, שכן ישנה סבירות שהוא מושפע משדות אלקטרומגנטים או מגלי לחץ הנוצרים מספר שעות לפני התרחשות הרעידה.

במחקר החדש מוצגות תוצאות חדשות תוך יישום טכניקת למידת מכונה המיושמת עם נתוני מפות גלובליות של צפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה, כדי להעריך סממנים מקדימים פוטנציאליים לרעידות אדמה אשר התרחשו ב-20 השנים האחרונות, המתבטאים כהפרעות בצפיפות מטען האלקטרונים מעל אזור הרעידות. תוצאות המחקר מצביעות על כך שעבור רעידות אדמה גדולות (> 6 Mw), ניתן לקבוע בהסתברות של 85.7% מתי לא תתרחש רעידת אדמה ב-48 שעות קדימה, ובהסתברות של 80% מתי אכן תתרחש רעידת אדמה מעל אזור מסוים, כאשר לומדים את השינויים בצפיפות מטען האלקטרונים ביונוספירה.

המחקר נעשה בראשותם של הד"ר יובל ראובני חוקר ומרצה מהמחלקה לפיזיקה באוניברסיטת אריאל וחוקר בכיר במו"פ מזרח, הד"ר לי-עד גוטליב מהמחלקה למדעי המחשב באוניברסיטת אריאל, הד״ר נמרוד ענבר מהמחלקה להנדסה אזרחית באוניברסיטת אריאל וחוקר במו״פ מזרח, והדוקטורנט סעיד אסאלי מהמחלקה למדעי המחשב באוניברסיטת אריאל. המחקר מומן ע״י משרד התשתיות והאנרגיה, והקרן הישראלית למדע.