Δεδομένα & Υπηρεσίες για Εκτίμηση Σεισμικών Δράσεων Σχεδιασμού και Βλαβών σε Πραγματικό Χρόνο στον Ελληνικό Χώρο

Transcript

1 Δεδομένα & Υπηρεσίες για Εκτίμηση Σεισμικών Δράσεων Σχεδιασμού και Βλαβών σε Πραγματικό Χρόνο στον Ελληνικό Χώρο Kωνσταντινίδου Κυριακή MSc Πληροφορικός, ΙΤΣΑΚ, Θεοδουλίδης Νικόλαος Διευθυντής Ερευνών, ΙΤΣΑΚ, Μάργαρης Βασίλειος Διευθυντής Ερευνών, ΙΤΣΑΚ, Παπαϊωάννου Χρήστος Διευθυντής Ερευνών, ΙΤΣΑΚ, Σαββαϊδης Αλέξανδρος Κύριος Ερευνητής, ΙΤΣΑΚ, Εισαγωγή Δίκτυο Επιταχυνσιογράφων Είναι γνωστό ότι οι σεισμοί αποτελούν για τη χώρα μας κίνδυνο πρώτου βαθμού τόσο για την ανθρώπινη ζωή και δραστηριότητα όσο και για το δομημένο περιβάλλον. Για τη μεγάλη πλειοψηφία των τεχνικών έργων καθοριστική παράμετρος επιβάρυνσης τους λόγω σεισμού είναι η χρονοϊστορία (time history) της εδαφικής επιτάχυνσης. Η ανάγκη απόκτησης δεδομένων για την παράμετρο αυτή οδήγησε πριν από περίπου 80 χρόνια στην κατασκευή και εγκατάσταση των επιταχυνσιογράφων, οργάνων που καταγράφουν άμεσα, κατά τη διάρκεια της σεισμικής δόνησης, τη χρονική εξέλιξη της επιτάχυνσης του συστήματος υπέδαφος-έδαφος-κατασκευές. Από την επεξεργασία και ανάλυση των πρώτων καταγραφών επιταχυνσιογράφων (ΗΠΑ, Ιαπωνία), διαπιστώθηκε η εξαιρετική τους σημασία για ρεαλιστικό αντισεισμικό σχεδιασμό. Με την εξέλιξη της τεχνολογίας και τις διαρκώς αυξανόμενες ερευνητικές ανάγκες η χρήση των πληροφοριών που αποκτώνται από τα επιταχυνσιογραφήματα επεκτάθηκε σε ευρύ φάσμα εφαρμογών σχετικών τόσο με τη θέση εγκατάστασης του οργάνου όσο και με τον εστιακό χώρο και τον τρόπο διάδοσης της σεισμικής ενέργειας. Από τα παραπάνω προκύπτει σαφώς η σπουδαιότητα των δικτύων επιταχυνσιογράφων σε σεισμικά ενεργές περιοχές και οι πληροφορίες που αυτά τα όργανα παρέχουν στους τομείς της Τεχνικής Σεισμολογίας, της Εδαφοδυναμικής και της Αντισεισμικής Μηχανικής σε μια χώρα όπως η Ελλάδα στην οποία εκλύεται πλέον του 50% της σεισμικής ενέργειας της Ευρώπης. Η εγκατάσταση των επιταχυνσιογράφων «ελευθέρου πεδίου» σχεδιάσθηκε και ξεκίνησε από το ΙΤΣΑΚ στις αρχές της δεκαετίας το 1980, με 45 αναλογικούς καταγραφείς (SMA-1) σε αστικά κέντρα κυρίως στην ηπειρωτική Ελλάδα (Θεοδουλίδης και συν. 1986). Με την πάροδο του χρόνου το δίκτυο αναλογικών επιταχυνσιογράφων επεκτάθηκε σε νέες εγκαταστάσεις στον Ελληνικό χώρο αλλά και αναβαθμίστηκε. Σε μεγάλα πολεοδομικά συγκροτήματα (Θεσσαλονίκη, Αθήνα, Πάτρα, Ρόδο, Ηράκλειο) εγκαταστάθηκαν πυκνότερα δίκτυα καταγραφής ισχυρής κίνησης καλύπτοντας

2 διαφορετικές εδαφικές συνθήκες. Το 2000 ξεκίνησε και ολοκληρώθηκε μέσα σε 3 περίπου χρόνια η αναβάθμιση 80 αναλογικών επιταχυνσιογράφων σε ψηφιακούς (QDR, ανάλυσης 11bits) και το 2008 ολοκληρώθηκε η εγκατάσταση 32 ψηφιακών επιταχυνσιογράφων (GSR24, 22bits) στην Περιφέρεια Κεντρικής Μακεδονίας. Παράλληλα, έγινε και η εγκατάσταση modem για έλεγχο λειτουργίας και μεταφορά δεδομένων με τηλεφωνική τηλεμετρία (dial-up telemetry). Το 2010, ξεκίνησε από το ΙΤΣΑΚ, με χρηματοδότηση του ΟΑΣΠ, η εγκατάσταση σταθμών επιταχυνσιογράφων υψηλής ανάλυσης (CMG-5TD, 24bits) με δυνατότητα συνεχούς καταγραφής, απομακρυσμένης διαχείρισης καθώς και αποστολής των δεδομένων καταγραφής μέσω διαδικτύου σε πραγματικό χρόνο (data streaming) στο υπολογιστικό κέντρο του ΙΤΣΑΚ. Η προσπάθεια αυτή ολοκληρώθηκε το 2013 με την εγκατάσταση επιπλέον 118 οργάνων ανά την Επικράτεια. Οι επιταχυνσιογράφοι νέας γενιάς εμπλούτισαν τη γεωγραφική κατανομή του υφισταμένου δικτύου και η ποιότητα των δεδομένων τους δίνει τη δυνατότητα για νέες εξαιρετικά χρήσιμες υπηρεσίες για την εκτίμηση σεισμικών δράσεων σχεδιασμού και βλαβών σε πραγματικό χρόνο στον ελληνικό χώρο (ΕΔΕ, 2013). Σήμερα, το συνολικό εθνικό δίκτυο επιταχυνσιογράφων (ΙΤΣΑΚ και Γεωδυναμικό Ινστιτούτο) αριθμεί πλέον των 400 σταθμών, εγκατεστημένων κυρίως σε μεγάλους οικισμούς της Ελλάδας καθώς και σε ποικιλία γεωλογικών σχηματισμών (Σχ. 1). Οι επιταχυνσιογράφοι μπορούν να διακριθούν σε δύο γενικές κατηγορίες, (α) σε εκείνους με συνεχή καταγραφή και υψηλή ανάλυση [24bits resolution] και (β) σε εκείνους με επιλεγμένο το επίπεδο διέγερσης, με χαμηλότερη ανάλυση [11bits 22bits]. Σχ. 1. Εθνικό Δίκτυο επιταχυνσιογράφων (ΙΤΣΑΚ και Γεωδυναμικού Ινστιτούτου) συνεχούς και καταγραφής με διέγερση στον Ελληνικό χώρο.

3 Βάση Δεδομένων Επιταχυνσιογράφων Οι καταγραφές επιταχυνσιογράφων αποτελούν σημαντικό στοιχείο τόσο για την έρευνα στην τεχνική σεισμολογία όσο και στην αντισεισμική μηχανική. Οι σημαντικότερες 677 καταγραφές του εθνικού δικτύου επιταχυνσιογράφων που αποκτήθηκαν μέχρι το 2000, καταχωρήθηκαν στη βάση δεδομένων HEAD (Theodoulidis et al. 2004) και στη συνέχεια αναρτήθηκαν, με ελεύθερη πρόσβαση, στην πρώτη σχεσιακή διαδικτυακή βάση δεδομένων ( Η βάση αυτή παρέχει μια βασική μηχανή αναζήτησης, που επιτρέπει την αναζήτηση δεδομένων με κριτήρια είτε την ημερομηνία γένεσης του σεισμού είτε τον σταθμό καταγραφής, ενώ επιστρέφει, εκτός από τις καταγραφές, και πληροφορίες για τον σταθμό ή τον σεισμό (μεταδεδομένα). Ωστόσο, σήμερα, που ο αριθμός των καταγραφών έχει υπερδεκαπλασιασθεί, έγινε επιτακτική η ανάγκη οργάνωσης τους σε μια νέα, αναβαθμισμένη και πληρέστερη βάση δεδομένων, η οποία, πέραν της ενσωμάτωσης νέων καταγραφών, θα παρέχει στους χρήστες πιο πλούσιες και σύνθετες δυνατότητες αναζήτησης αλλά και σωστότερη τεκμηρίωση των καταγραφών αξιοποιώντας κατάλληλα τα μεταδεδομένα τους Τα μεταδεδομένα αυτά αφορούν κυρίως στις παραμέτρους του σεισμικού συμβάντος που προκάλεσε τη σεισμική δόνηση στη θέση σταθμού επιταχυνσιογράφου (όπως συντεταγμένες επικέντρου, μέγεθος, μηχανισμός γένεσης), πληροφορίες σχετικά με τη γεωλογία και τα γεωφυσικά/γεωτεχνικά χαρακτηριστικά της θέσης εγκατάστασης, τα χαρακτηριστικά του κτιρίου στέγασης του οργάνου, και πληροφορίες για τον καταγραφέα-αισθητήρα. Τα παραπάνω στοιχεία αποτελούν την τεκμηρίωση του σεισμού και σταθμού καταγραφής και συνοδεύουν την κάθε καταγραφή ώστε να χρησιμοποιηθεί αξιόπιστα σε περαιτέρω αναλύσεις. Η κατανομή των δεδομένων για τη μέγιστη εδαφική επιτάχυνση (PGA) σε συνάρτηση με την απόσταση (R) δίνεται για μεγέθη σεισμών Μ 5 στο Σχ. 2. Η έλλειψη επαρκούς αριθμού δεδομένων εγγύς σεισμικού ρήγματος R<10km είναι εμφανής ενώ τα δεδομένα έχουν δραστικά εμπλουτισθεί σε μεγάλες επικεντρικές αποστάσεις (R>150km). Ειδικότερα, κατά τα τελευταία 5 έτη, μετά την εγκατάσταση της νέας γενιάς περίπου 200 επιταχυνσιογράφων και την επακόλουθη πύκνωση του δικτύου, αποκτήθηκαν πολύτιμα για την αντισεισμική μηχανική & τεχνική σεισμολογία δεδομένα ισχυρής δόνησης εγγύς σεισμικού ρήγματος. Σχ. 2. Κατανομή των μέγιστων οριζόντιων εδαφικών επιταχύνσεων(pga) με την απόσταση(r) καταγραφών σεισμών του Ελληνικού χώρου, από το δίκτυο επιταχυνσιογράφων ΙΤΣΑΚ και Γεωδυναμικού Ινστιτούτου.

4 Η νέα βάση δεδομένων GHEAD (2015), είναι ένα ολοκληρωμένο γεωγραφικό πληροφοριακό σύστημα και αποτελεί εξέλιξη της HEAD. Η αρχιτεκτονική του συστήματος είναι αρθρωτή και βασίζεται σε ανοιχτές τεχνολογίες και πρότυπα. Το τελικό σύστημα υλοποιήθηκε με την ενοποίηση διαφορετικών υποσυστημάτων, τα οποία με τη σειρά τους βασίζονται όλα σε λύσεις λογισμικού ανοιχτού κώδικα. Πιο συγκεκριμένα, η GHEAD αποτελείται από τη σχεσιακή γεωχωρική βάση δεδομένων (PostgreSQL/PostGIS), το Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα (GeoServer/GeoNetwork), εφαρμογές για τη διαχείριση των δεδομένων καθώς και την διαδικτυακή εφαρμογή για την αναζήτηση, παρουσίαση, οπτικοποίηση και καταφόρτωση των δεδομένων. Επιπρόσθετα, υλοποιήθηκαν υπηρεσίες για την δημοσίευση των δεδομένων σε καταλόγους ανοιχτών δεδομένων καθώς και υπηρεσίες WMS/WFS για την «άντληση» δεδομένων με σκοπό την επεξεργασία τους από GIS εφαρμογές γραφείου. Αυτές οι τελευταίες υπηρεσίες, βασίστηκαν στα ανοιχτά και ευρέως αποδεκτά πρότυπα του Open Geospatial Consortium (OGC) που έχουν υιοθετηθεί και από την οδηγία INSPIRE. Στο Σχ. 3 παρουσιάζεται η λογική αρχιτεκτονική του συστήματος GHEAD. Η GHEAD είναι ελεύθερα προσβάσιμη μέσω διαδικτύου ( δίνοντας τη δυνατότητα στους χρήστες να αναζητήσουν και να καταφορτώσουν, για περαιτέρω χρήση, δεδομένα καταγραφών από το δίκτυο επιταχυνσιογράφων. Τα δεδομένα αυτά περιλαμβάνουν, για κάθε σεισμικό γεγονός, την αρχική καταγραφή της χρονοϊστορίας επιτάχυνσης (unprocessed) καθώς και σειρά επεξεργασμένων καταγραφών (επιτάχυνση, ταχύτητα, φάσματα απόκρισης). Έχει γίνει επεξεργασία με βάση πρόσφατη σχετική μεθοδολογία (Boore 2012) και έγινε εισαγωγή καταγραφών καθώς και μεταδεδομένων των ισχυρών σεισμών του Ελλαδικού χώρου με μέγεθος Μ 4.5, μέχρι το Ο εμπλουτισμός της βάσης με δεδομένα μετά το 2000 είναι σε εξέλιξη ενώ παράλληλα, λόγω του μεγάλου όγκου των δεδομένων ειδικά μετά την επέκταση του δικτύου επιταχυνσιογράφων το 2010, σχεδιάζεται αυτόματος τρόπος εισαγωγής και ελέγχου αυτών. Σχ. 3. Η αρχιτεκτονική του Γεωγραφικού Πληροφοριακού Συστήματος GHEAD.

5 Χρησιμοποιώντας τη διαδικτυακή εφαρμογή, ο χρήστης της GHEAD μπορεί να αναζητήσει δείγμα των δεδομένων με επιλεγμένα κριτήρια (queries) τόσο σημειακά (μέγεθος, απόσταση, μέγιστες τιμές επιτάχυνσης, κατηγορία εδαφικών συνθηκών κατά EC8, κ.α.) όσο και χωρικά (περιοχές γύρω από γραμμικό στοιχείο, γεωγραφικά όρια, κ.α.) ενώ υποστηρίζονται και σύνθετα συνδυαστικά ερωτήματα που περιλαμβάνουν τόσο σημειακά όσο και χωρικά κριτήρια (Σχ. 4). Τα αποτελέσματα της αναζήτησης εμφανίζονται στον χάρτη και ταυτόχρονα σε ξεχωριστό πίνακα, από όπου ο χρήστης μπορεί να επιλέξει να οπτικοποιήσει μια καταγραφή, να αποθηκεύσει την εικόνα του γραφήματος ή να αποθηκεύσει το δείγμα των δεδομένων που προέκυψε από την αναζήτηση, σε μορφή ascii, εύκολα διαχειρίσιμη από κάθε μηχανικό ή γεωεπιστήμονα (Σχ. 5). Σχ. 4. Παράθυρα διαλόγου για την επιλογή σημειακών και χωρικών κριτηρίων αναζήτησης Σχ. 5. Βάση δεδομένων GHEAD για τη διάχυση των επιταχυνσιογραφημάτων και των φασμάτων απόκρισης σεισμών του Ελληνικού χώρου, με παράδειγμα αναζήτησης με επιλεγμένα κριτήρια.

6 Το δε γράφημα που παρουσιάζεται είναι πλήρως δυναμικό δίνοντας την δυνατότητα στον χρήστη να δει τις τιμές της καταγραφής σε κάθε σημείο του χρόνου αλλά και να μεγεθύνει ένα συγκεκριμένο σημείο του γραφήματος στον οριζόντιο ή στον κατακόρυφο άξονα (Σχ. 6). Σχ. 6. Οπτικοποίηση επεξεργασμένης καταγραφής επιτάχυνσης από τον σεισμό της Καλαμάτας ( ) και μεγέθυνση του σημαντικότερου τμήματος της καταγραφής. Παράλληλα, ο χρήστης μπορεί να εμπλουτίσει το υπόβαθρο του χάρτη προσθέτοντας επίπεδα χωρικών δεδομένων που είτε προέρχονται από υπηρεσίες τρίτων συμβατές με τα πρότυπα του OGC (WMS/WFS) (π.χ. χρήσεις γης, όρια αστικών οικισμών, οδικό δίκτυο κλπ) είτε είναι τοπικά αρχεία (GML/KML). Τα επίπεδα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμπληρωματικά ως χωρικά κριτήρια αναζήτησης για το φιλτράρισμα των αποτελεσμάτων. Για παράδειγμα, ο χρήστης μπορεί να προσθέσει σαν χωρικό επίπεδο το πολύγωνο που ορίζει ένα συγκεκριμένο οδικό δίκτυο και να αναζητήσει καταγραφές που βρίσκονται σε μια ορισμένη ακτίνα από αυτό. Στο παρακάτω Σχ. 7 δίνεται ένα παράδειγμα χωρικής αναζήτησης, όπου ο χρήστης έχει σχεδιάσει στον χάρτη το πολύγωνο που ορίζει τον οδικό άξονα Αθηνών-Πατρών και αναζητά καταγραφές σε ακτίνα 20 χλμ γύρω από τον άξονα αυτό. Σχ. 7. Παράδειγμα αναζήτησης δεδομένων στην GHEAD με χωρικά κριτήρια.

7 ΧΑΡΤΕΣ ΑΙΣΘΗΤΟΤΗΤΑΣ (SHAKEMAPS) Η γνώση σε σχεδόν πραγματικό χρόνο των επιπτώσεων στο δομημένο περιβάλλον ενός ισχυρού σεισμού είναι αδιαμφισβήτητης σημασίας για την έγκαιρη και αποτελεσματική επέμβαση της συντεταγμένης πολιτείας αλλά και των πολιτών ως άτομα, προκειμένου να μειωθούν οι συνέπειες της σεισμικής δόνησης. Στις περισσότερες των περιπτώσεων η εκτίμηση της έκτασης της πλειόσειστης περιοχής μετά από ισχυρό σεισμό κυμαίνεται από μερικές ώρες έως και ημέρες ανάλογα με την ένταση και έκταση των βλαβών. Η καθυστέρηση αυτή μπορεί να έχει αρνητικές επιπτώσεις με μεγάλες κοινωνικές συνέπειες ιδιαίτερα στην περίπτωση όπου υπάρχει μεγάλης έκτασης και πυκνότητας πολεοδομικός ιστός καθώς και μεγάλα έργα υποδομής. Η παραγωγή χαρτών αισθητότητας της σεισμικής δόνησης (Shakemaps) υλοποιήθηκε για πρώτη φορά από την USGS, στο πλαίσιο προγράμματος σεισμικού κινδύνου, σε συνεργασία με διαχειριστές περιφερειακών σεισμολογικών δικτύων (Wald et al. 2003). Οι χάρτες αισθητότητας παρέχουν, σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, πληροφορίες για την εδαφική κίνηση και την ένταση της σεισμικής δόνησης αμέσως μετά από ισχυρούς σεισμούς. Οι χάρτες και οι πληροφορίες αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν από κεντρικές, περιφερειακές ή και τοπικές αρχές, από τοπικούς δημόσιους και ιδιωτικούς οργανισμούς για ορθή μετασεισμική απόκριση και αποκατάσταση, για δημόσια και επιστημονική ενημέρωση καθώς και για ασκήσεις ετοιμότητας και σχεδιασμού αντιμετώπισης των καταστροφών. Από τα παραπάνω καθίσταται προφανής η αναγκαιότητα ανάπτυξης των Shakemaps σε περιοχές υψηλής σεισμικότητας και σεισμικού κινδύνου όπως η χώρα μας. Για την παραγωγή των Shakemaps είναι απαραίτητες συγκεκριμένες επιστημονικές πληροφορίες σχετικές με τις παραμέτρους της σεισμικής πηγής, του δρόμου διάδοσης και της εξεταζόμενης θέσης όπου γίνεται η εκτίμηση της σεισμικής δόνησης. Πρώτη βασική προϋπόθεση, είναι η λειτουργία ενός περιφερειακού δικτύου σεισμογράφων, υποστηριζόμενου από κατάλληλο υπολογιστικό σύστημα, το οποίο να υπολογίζει αυτόματα και σε πραγματικό χρόνο (δλδ. χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση), με κατάλληλα τεκμηριωμένες επιστημονικές μεθόδους, το επίκεντρο και το μέγεθος του σεισμού. Η υπηρεσία αυτή είναι σήμερα διαθέσιμη από το Εθνικό Σεισμολογικό Δίκτυο ( Δεύτερη βασική προϋπόθεση είναι η λειτουργία ενός δικτύου επιταχυνσιογράφων σε περιφερειακό επίπεδο - συνεχούς καταγραφής και μεταφοράς δεδομένων σε πραγματικό χρόνο (data streaming). Οι παράμετροι της σεισμικής δόνησης, που υπολογίζονται από το πρώτο σύστημα, αποστέλλονται σε πραγματικό χρόνο στο σύστημα υπολογισμού των Shakemaps και χρησιμοποιούνται για να γίνει με αυτοματοποιημένο τρόπο η αποκοπή των καταγραφών χρονοϊστορίας της εδαφικής επιτάχυνσης, από την συνεχή ροή δεδομένων, για περαιτέρω επεξεργασία. Προφανώς, η χρήση δεδομένων του δικτύου επιταχυνσιογράφων μπορεί να συμβάλλει στην επίλυση των εστιακών παραμέτρων του σεισμού που εξυπηρετεί το δίκτυο σεισμογράφων και αντίστροφα, τα δεδομένα των σεισμογράφων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον εμπλουτισμό των Shakemaps. Δεδομένων των εστιακών παραμέτρων του σεισμού και των γεωλογικών-γεωφυσικών-γεωτεχνικών στοιχείων (είδος & ηλικία γεωλογικού σχηματισμού, κλίσεις του εδάφους, μέση ταχύτητα διάδοσης εγκαρσίων κυμάτων-vs30, μεταξύ άλλων) της εξεταζόμενης θέσης, γίνεται χρήση κατάλληλα επιλεγμένων σχέσεων πρόβλεψης της ισχυρής σεισμικής κίνησης (Ground Motion Prediction Equatios: GMPEs) και υπολογίζεται η επιλεγμένη παράμετρος της αναμενόμενης σεισμικής κίνησης

8 σε πλέγμα σημείων σε επικεντρικές αποστάσεις συναρτώμενες με το μέγεθος του σεισμού και συγκεκριμένα της τάξης των 100km έως 200km (Skarlatoudis et al. 2003). Παράλληλα, όπου υπάρχει επιταχυνσιογράφος μέσα στο συγκεκριμένο πλέγμα, υπολογίζονται αυτόματα από τις χρονοϊστορίες επιτάχυνσης όλες εκείνες οι παράμετροι της σεισμικής κίνησης που πρόκειται να αποτυπωθούν στα Shakemaps (PGA, PGV, Sa[T], Instrumental Intensity). Οι παρατηρημένες αυτές τιμές αποτελούν και τη βάση ελέγχου των αντίστοιχων που προκύπτουν στην ίδια θέση με τη χρήση των GMPEs, και μπορεί να γίνει, όπου αυτό απαιτείται, η σχετική διόρθωση με γνώμονα την παρατηρημένη τιμή. Από το συνδυασμό των παραπάνω, προκύπτουν οι τελικές τιμές των παραμέτρων σεισμικής δόνησης στο πλέγμα σημείων που επιλέχθηκε και στη συνέχεια, με παρεμβολή, προκύπτουν οι σχετικοί χάρτες Shakemaps. Αυτοί περιλαμβάνουν χάρτες αισθητότητας της σεισμικής δόνησης (intensity maps) και χάρτες κατανομής της εδαφικής κίνησης (μέγιστη εδαφική επιτάχυνση, ταχύτητα, φασματική επιτάχυνση). Για την υλοποίηση της υπηρεσίας Shakemaps (χρηματοδότηση από το πρόγραμμα InGeoCloudS), το ΙΤΣΑΚ εγκατέστησε και λειτουργεί διακομιστή συλλογής δεδομένων σε πραγματικό χρόνο που βασίζεται στο ευρέως διαδεδομένο και ανοιχτό λογισμικό SeisComp3 και στην τεχνολογία Seedlink. Για την επεξεργασία και αποκοπή των καταγραφών χρονοϊστορίας της εδαφικής επιτάχυνσης χρησιμοποιείται το λογισμικό SAC ενώ η υλοποίηση της υπηρεσίας Shakemaps βασίστηκε στο σχετικό λογισμικό που ανέπτυξε η USGS προσαρμοσμένο, όπως ήδη αναφέρθηκε, στον Ελλαδικό χώρο. Η διαδικασία παραγωγής των Shakemaps ενεργοποιείται αυτόματα με την έλευση ειδοποίησης για τη γένεση ενός σεισμού από το συνεργαζόμενο δίκτυο σεισμογράφων του Σεισμολογικού Σταθμού ΑΠΘ και καταλήγει με την διαδικτυακή δημοσίευση των χαρτών αισθητότητας σε λίγα λεπτά της ώρας (Σχ. 8). Σχ. 8. Λογικό διάγραμμα της αυτόματης διαδικασίας παραγωγής των Shakemaps.

9 Οι χάρτες που παράγονται είναι διαθέσιμοι σε ποικίλες μορφοποιήσεις ώστε να μπορούν να αξιοποιηθούν από διαφορετικές εφαρμογές. Ενδεικτικά αναφέρονται οι μορφές εικόνας (JPG), XML, ESRI Raster, Shapefile και KML. Στο Σχ. 9 δίνεται ως παράδειγμα ο χάρτης αισθητότητας και ο χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης για τον σεισμό της Λευκάδας της 17/11/2015 (Μ6.4). Από την περιγραφή της παραπάνω διαδικασίας παραγωγής των Shakemaps είναι σαφές ότι, για την αποτελεσματική λειτουργία του όλου συστήματος απαιτείται ένα αξιόπιστο τεχνολογικό περιβάλλον υψηλής διαθεσιμότητας (διαδικτυακή σύνδεση, υψηλών προδιαγραφών σύστημα συλλογής και διαχείρισης δεδομένων, ισχυρούς διακομιστές) καθώς και ερευνητική εργασία για την παραγωγή των δεδομένων και μεταδεδομένων που χρησιμοποιούνται στην όλη διαδικασία. Συγκεκριμένα απαιτούνται αντιπροσωπευτικά GMPEs, στοιχεία γεωχαρακτηρισμού της θέσης του επιταχυνσιογράφου αλλά και του σημείου του πλέγματος όπου γίνονται οι θεωρητικοί υπολογισμοί, στοιχεία τεκμηρίωσης του κτιρίου στέγασης του επιταχυνσιογράφου. Σχ. 9. Χάρτης αισθητότητας και χάρτης κατανομής της μέγιστης εδαφικής επιτάχυνσης για τον σεισμό της Λευκάδας της 17/11/2015 (Μ6.4). Από το 2010, παράλληλα με την εγκατάσταση του δικτύου επιταχυνσιογράφων υψηλής ανάλυσης, το ΙΤΣΑΚ επένδυσε στην ανάπτυξη των κτιριακών και υπολογιστικών υποδομών του. Σήμερα, διαθέτει ένα υπερσύγχρονο τεχνολογικά υπολογιστικό κέντρο με υψηλές προδιαγραφές όσον αφορά τους διαθέσιμους υπολογιστικούς πόρους, την χωρητικότητα, την διαθεσιμότητα και την αξιοπιστία, ώστε να μπορεί να υποστηρίξει την απαίτηση της συλλογής μεγάλου όγκου δεδομένων και παροχής υπηρεσιών, όπως τα Shakemaps, σε πραγματικό χρόνο. Ταυτόχρονα, αξιοποιώντας εθνικές και ευρωπαϊκές χρηματοδοτήσεις, εμπλούτισε την τεκμηρίωση των θέσεων επιταχυνσιογράφων και εξέλιξε τις σχέσεις πρόβλεψης της ισχυρής σεισμικής κίνησης (GMPEs).

10 Η υπηρεσία των χαρτών αισθητότητας είναι ελεύθερα διαθέσιμη μέσω διαδικτύου στην διεύθυνση ενώ έχει αναπτυχθεί και σχετική εφαρμογή για κινητά τηλέφωνα (smartphones) που δημοσιεύει αυτόματα τους νέους χάρτες ενώ ταυτόχρονα παρέχει πρόσβαση στους χάρτες των τελευταίων 2 ετών (Σχ. 10). Μελλοντικά, αξιοποιώντας τις γεωχωρικές δυνατότητες της GHEAD, υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης των δύο υπηρεσιών με την αυτόματη δημοσίευση των χαρτών και την ενσωμάτωση των μεταδεδομένων τους. Σε εξέλιξη είναι πιλοτική υλοποίηση, με την δημοσίευση των χαρτών αισθητότητας και των σχετικών μεταδεδομένων των σεισμών του τελευταίου έτους (Σχ. 11). Σχ. 10. Λίστα σεισμών έτους 2016 και χάρτης αισθητότητας για τον σεισμό της Λευκάδας της (Μ6.4) από την εφαρμογή για κινητά τηλέφωνα. ΣΥΖΗΤΗΣΗ & ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η συνεισφορά της ανοικτής βάσης δεδομένων ισχυρής δόνησης, GHEAD, είναι προφανής για την εκτίμηση των σεισμικών δράσεων σχεδιασμού από τον τεχνικό και επιστημονικό κόσμο της χώρας αλλά και διεθνώς. Η ανάλυση των διαθέσιμων δεδομένων μπορεί να συμβάλλει στην κατανόηση παραμέτρων της σεισμικής πηγής, του δρόμου διάδοσης των σεισμικών κυμάτων καθώς και στην επίδραση των τοπικών συνθηκών στην τελική διαμόρφωση της σεισμικής κίνησης. Επιπλέον, μπορεί να οδηγήσει σε νέα γενιά σχέσεων πρόβλεψης της ισχυρής σεισμικής δόνησης τόσο για τις μέγιστες όσο και για τις φασματικές τιμές. Αυτές αποτελούν τη βάση για αξιόπιστη εκτίμηση της σεισμικής επικινδυνότητας και τη ρεαλιστική κατηγοριοποίηση των σεισμικών ζωνών στον Ελληνικό χώρο αλλά και για επιλογή ομάδας κατάλληλων πραγματικών επιταχυνσιογραφημάτων συμβατών με ελαστικά φάσματα σχεδιασμού σε μια θέση. Τα παραπάνω έχουν ως συνέπεια τον ρεαλιστικό αντισεισμικό σχεδιασμό μελλοντικών κατασκευών ή/και την εκτίμηση της σεισμικής επάρκειας υφιστάμενων.

11 Σχ. 11. Παράδειγμα δημοσίευσης χάρτη αισθητότητας πρόσφατου σεισμού στο περιβάλλον της GHEAD. Τα Shakemaps, με αξιόπιστη πληροφορία σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, παρέχουν τις παραμέτρους εκείνες της σεισμικής κίνησης που συνδέονται με αναμενόμενες βλάβες επί κατασκευών (όπως μέγιστη εδαφική επιτάχυνση, ταχύτητα, φασματική επιτάχυνση). Είναι αδιαμφισβήτητη η χρησιμότητα μιας έγκαιρης και έγκυρης γνώσης των αναμενόμενων αποτελεσμάτων ενός ισχυρού σεισμού για το σχεδιασμό της αντίδρασης της Πολιτικής Προστασίας σε πραγματικό χρόνο, όχι μόνο σε κατοικημένο πολεοδομικό ιστό, αλλά και σε απομακρυσμένα έργα υποδομών (γέφυρες, σήραγγες, αγωγοί φυσικού αερίου κ.α.). Η παραπέρα ανάπτυξη του συστήματος Shakemaps σε συνδυασμό με καμπύλες τρωτότητας απλών κατασκευών αλλά και έργων υποδομής θα συμβάλλει ουσιαστικά στην κατεύθυνση αυτή με επακόλουθο τη μείωση των συνεπειών του σεισμού στο δομημένο περιβάλλον και στον άνθρωπο. ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Οι Σ. Ζαχαρόπουλος, Α. Μαρίνος, Ν. Αδάμ εξασφαλίζουν την καλή λειτουργία του δικτύου επιταχυνσιογράφων του ΙΤΣΑΚ. Το Ε.Π. «Ψηφιακή Σύγκλιση» χρηματοδότησε το Έργο «Πληροφοριακό Σύστημα Εθνικού Δικτύου Επιταχυνσιογράφων - GHEAD» (MIS ). Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή χρηματοδότησε το Έργο InGeoCloudS - Inspired Geodata Cloud Services (CA ).

12 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Boore D.M. (2012) TSPP a collection of FORTRAN programs for processing and manipulating time series, U.S.G.S Open File Report , Ver4.3,09 Oct 2012, 47 pp. ΕΔΕ-Εθνικό Δίκτυο Επιταχυνσιογράφων (2013), Τελική Έκθεση, 27 σελ. & Παραρτήματα I-VI. GHEAD (2015), Έργο «Δημιουργία Εθνικού Δικτύου Επιταχυνσιογράφων» (MIS ), Ε.Π. «Ψηφιακή Σύγκλιση», Άξονας Προτεραιότητας «ΤΠΕ και βελτίωση της ποιότητας ζωής», ΕΣΠΑ Θεοδουλίδης Ν., Μάργαρης Β. Παπασταματίου Δ. (1986). Σχεδιασμός Δικτύου Επιταχυνσιογράφων, Τεχνική Έκθεση ΙΤΣΑΚ: InGeoCloudS: Inspired Geodata Cloud Services (CA ), co-funded by the European Commission under: The Information and Communication Technologies Policy Support Programme, OGC Consortium: Seiscomp3: Seismological software for data acquisition, processing, distribution and interactive analysis that has been developed by the GEOFON Program at Helmholtz Centre Potsdam, GFZ German Research Centre for Geosciences and gempa GmbH, SAC: Goldstein, P., D. Dodge, M. Firpo, Lee Minner (2003). SAC2000: Signal processing and analysis tools for seismologists and engineers, Invited contribution to The IASPEI International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, Edited by WHK Lee, H. Kanamori, P.C. Jennings, and C. Kisslinger, Academic Press, London. Skarlatoudis A.A., Papazachos C.B., Margaris B.N., Theodoulidis N.P., Papaioannou Ch.P., Kalogeras I., Scordilis E.M., Karakostas V.G. (2003) Empirical peak ground motion predictive relations for shallow earthquakes in Greece. Bull. Seism. Soc. Am. 93: Theodoulidis N., Kalogeras I., Papazachos C., Karastathis V., Margaris B., Papaioannou Ch., Skarlatoudis A. (2004). HEAD1.0: A unified Hellenic Accelerogram Database, Seism. Res Lett. 75: Wald, D. J., L. Wald, B. Worden, and J. Goltz (2003). ShakeMap-A Tool for Earthquake Response, U.S. Geological Survey Fact Sheet