Geoforskare vid University of South Florida har framgångsrikt utvecklat och testat en ny högteknologisk grundvattenboj som kan upptäcka de små rörelserna och förändringarna i jordens havsbotten som ofta är en föregångare till dödliga naturrisker, som jordbävningar, vulkaner och tsunamier.

Bojen, skapad med hjälp av en $822, 000 anslag från National Science Foundations program för Ocean Technology and Interdisciplinary Coordination, installerades utanför Egmont Key i Mexikanska golfen förra året och har producerat data om havsbottenens tredimensionella rörelse. I slutändan kommer systemet att kunna upptäcka små förändringar i spänningen och belasta jordskorpan, sa USF School of Geosciences Distinguished Professor Tim Dixon.

Det patentsökta geodesisystemet för havsbotten är en förankrad boj med hög precision Global Positioning System (GPS). Bojens orientering mäts med hjälp av en digital kompass som ger kurs, tonhöjd, och rullningsinformation – som hjälper till att fånga jordens avgörande sida-till-sida-rörelse som kan vara diagnostisk för stora tsunamiproducerande jordbävningar, Sa Dixon. Han ledde projektet av USF Geoscience doktorand Surui Xie, Docent Rocco Malservisi USF College of Marine Science's Center for Ocean Technology forskningsfakultetsmedlem Chad Lembke, och ett antal USF havsteknikpersonal.

Deras resultat publicerades nyligen i Journal of Geophysical Research-Solid Earth .

Även om det finns flera tekniker för havsbottenövervakning tillgängliga för närvarande, att tekniken vanligtvis fungerar bäst i det djupare havet där det finns mindre brusstörningar. Grunda kustvatten (mindre än några hundra meters djup) är en mer utmanande miljö men också viktig för många tillämpningar, inklusive vissa typer av förödande jordbävningar, sa forskarna. Processer för ackumulering och frigörande av spänningar till havs är avgörande för att förstå jordbävningar och tsunamis i megathrust, de noterade.

Försöksbojen vilar på havsbotten med en tung betongballast och har klarat flera stormar, inklusive orkanen Michaels marsch uppför Mexikanska golfen. Systemet kan upptäcka rörelser så små som en till två centimeter, sa Dixon, en expert på naturrisker och författare till boken Att stävja katastrofen .

"Tekniken har flera potentiella tillämpningar inom olje- och gasindustrin till havs och vulkanövervakning på vissa platser, men den stora är för förbättrade prognoser av jordbävningar och tsunamier i subduktionszoner, "Sa Dixon." De gigantiska jordbävningarna och tsunamierna i Sumatra 2004 och i Japan 2011 är exempel på den typ av händelser som vi skulle vilja förstå bättre och förutse i framtiden. "

Dixon sa att systemet är designat för tillämpningar i subduktionszoner i Stilla havets "Ring of Fire" där ackumulering av spänningar och släppprocesser till havs för närvarande är dåligt övervakade. Ett exempel där gruppen hoppas kunna implementera det nya systemet är det grunda kustvattnet i jordbävningsbenägna Centralamerika.

Egmont Key-testplatsen ligger på bara 23 meters djup. Även om Florida inte är utsatt för jordbävningar, vattnet utanför Egmont Key visade sig vara en utmärkt testplats för systemet. Den upplever starka tidvattenströmmar som testade bojens stabilitet och orienteringskorrigeringssystem. Nästa steg i testningen är att installera ett liknande system på djupare vatten i Mexikanska golfen utanför Floridas västkust.