Tidiga varningar för jordbävningar kan levereras framgångsrikt med hjälp av ett litet nätverk av smarta telefoner som är anslutna till byggnadsgolvlister, enligt en studie som genomfördes i Costa Rica förra året.

I sin presentation vid Seismological Society of America (SSA) årsmöte 2021, Ben Brooks från U.S. Geological Survey sa att ASTUTI-nätverket (Alerta Sismica Temprana Utilizando Teléfonos Inteligentes) med mer än 80 stationer fungerade jämförbart med varningssystem av vetenskaplig kvalitet.

Under sex månaders drift av ASTUTI, det var 13 jordbävningar som orsakade märkbara skakningar i Costa Rica, inklusive i staden San Jose där nätverket var utplacerat. Systemet kunde upptäcka och varna om fem av dessa jordbävningar, Brooks och hans kollegor bestämde när de "spelade om" de seismiska händelserna för att testa deras nätverk.

Varningar för systemet utlöses när skakningen överskrider en viss tröskel, motsvarande något mindre än vad som skulle förväntas för en jordbävning med magnitud 5, mätt av accelerometrarna som redan är inbyggda i telefonerna, sa Brooks.

I simuleringar av jordbävningen i Nicoya med magnituden 7,6 som ägde rum 2012 i Costa Rica, ASTUTI skulle ha levererat sina första varningar i genomsnitt nio till 13 sekunder efter händelsen.

"Prestationsnivån under de sex månaderna är uppmuntrande, " sa Brooks. "Cascadia-händelserna i Pacific Northwest liknar den costaricanska subduktionszonen, och latenserna för ShakeAlert i Cascadia är cirka 10 sekunder, så det är jämförbart."

ASTUTI demonstrerar möjligheterna till tidig varning för billigare jordbävningar för regioner som saknar nätverksstationer av vetenskaplig kvalitet som de bakom ShakeAlert, noterade han.

"Jag skulle föreställa mig att det skulle vara attraktivt för länder med mindre resurser att ägna sig åt tidig varning om jordbävningar", sa Brooks. "men prestationen är också på en nivå som jag föreställer mig skulle intressera även rikare länder."

Accelerometrarna i smartphones är idealiska för ett lågkostnadsnätverk, Brooks och hans kollegor föreslog. "Om du skulle bygga dina egna sensorer, det kostar mycket att underhålla dem, och sensorerna kommer snabbt att bli föråldrade, sa Brooks.

Genom att använda kommersiell teknik, "vi låter de stora telekommunikationsföretagen göra forskningen och utvecklingen och vi bara distribuerar det, " han lade till.

Telefonerna placerades ut i hemmen för forskare och personal vid Observatorio Vulcanologico y Sismologico de Costa Rica (OVSICORI). Telefonerna var inneslutna i en skyddande plastlåda innan de monterades på bottenplattan med 3M tejp. Som ett resultat, telefonerna känner av en jordbävning genom strukturernas filter, snarare än direkt som är fallet för nedgrävda seismometrar.

Under testning, systemet har inte utfärdat några falska varningar. Forskarnas analys tyder på att systemet skulle kunna leverera varningar till 15 % till 75 % av Costa Ricas befolkning i tillräckligt lång tid för att utföra svar som släpper täcker-håll-på, om den larmade hela landet efter att ha upptäckt en jordbävning.

Landsomfattande varning kan vara en framgångsrik strategi för nätverket, eftersom nyare studier visar att människor tenderar att vara mer toleranta än vad man tidigare misstänkt för att få varningar även om de inte kände att de skakade, speciellt om de bor i riskbenägna regioner som Costa Rica, sa Brooks.

Arbetet finansierades av U.S.A. Agency for International Development Bureau for Humanitarian Assistance. Nästa steg för ASTUTI blir att utveckla en app för att göra den mer användarvänlig och att distribuera den bredare över hela landet.

Lågkostnadsnätverk som ASTUTI kommer att vara en växande trend i tidig varning för jordbävningar under det kommande decenniet, Brooks förutspådde. "När ditt mål är att varna, du behöver inte nödvändigtvis den snyggaste utrustningen."