Đây là lý do vì sao rất khó đưa ra cảnh báo sớm về những cơn động đất

Ngay cả những nỗ lực triển vọng nhất trong việc dự báo động đất chỉ có thể đưa ra kết quả trước vài giây.

Những căn nhà đổ nát và các tòa nhà cao tầng bị phá hủy chỉ trong vài giây sau trận động đất mạnh 7,8 độ richter tấn công Thổ Nhĩ Kỳ và Syria vào đầu tuần này. Sự kiện đã gây sóng gió không chỉ trong hai quốc gia Trung Đông mà còn trên toàn thế giới. Các đội cứu hộ đang nỗ lực tìm kiếm những người sống sót trong đống đổ nát, trong khi số người thiệt mạng đã lên đến hàng nghìn.

Sự kinh hoàng về sự hủy diệt gần như ngay lập tức đã đặt ra câu hỏi: Tại sao không ai có thể dự đoán được trận động đất sắp xảy ra?

Câu trả lời là vô cùng khó khăn.

Khả năng dự đoán vị trí và thời gian một trận động đất sẽ xảy ra vẫn là một thách thức lớn đối với các nhà khoa học về địa chất đã nhiều năm qua. Theo Tổ chức Y tế Thế giới, động đất chiếm gần một nửa số lượng tử vong do thiên tai trong gần hai thập kỷ qua.

Nhiều nhà địa chất thậm chí cho biết rằng dự đoán chính xác một trận động đất gần như là không thể, do sự phức tạp tuyệt đối của việc phân tích lớp vỏ địa cầu. Một số người khác đề xuất rằng việc sử dụng công nghệ mới, bao gồm trí tuệ nhân tạo, có thể cải thiện khả năng dự đoán một cách nhanh chóng và chính xác hơn, hoặc thậm chí là điện thoại thông minh có thể gửi cảnh báo ngay lập tức để mọi người tìm nơi trú ẩn.

Tuy nhiên, ngay cả những nỗ lực hứa hẹn nhất cũng chỉ có thể cung cấp thông báo sớm trong vài giây, hoặc trong một số trường hợp hiếm hoi là vài phút. Nhưng thời gian này không đủ để mọi người nhận biết tình hình và sơ tán kịp thời. Các chuyên gia địa chất cảnh báo rằng việc có một tương lai với công nghệ dự đoán chính xác hơn về vị trí, thời gian và mức độ nghiêm trọng của trận động đất vẫn còn rất xa. Ngược lại, các ước tính không chính xác có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng hơn là có ích.

“Một trận động đất diễn ra rất, rất nhanh”, Christine Goulet, giám đốc Trung tâm Khoa học Động đất của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ (USGS) cho biết. “Thực tế là, tại thời điểm này, chúng ta hoàn toàn không thể dự đoán trận động đất.”

Do các chuyển động của các tảng kiến tạo thường diễn ra chậm rãi trong khi các vụ nứt vỡ thường xảy ra đột ngột, dẫn đến những trận động đất có sức phá hủy mạnh mẽ nhưng ít được dự đoán và quan sát. Những trận động đất lớn như trận động đất tại Haiti vào năm 2010 thường đến đột ngột như một cơn bão.

Để tránh những dự đoán sai lầm, các nhà địa chất đã bắt đầu chuyển sự chú ý từ việc dự báo cụ thể của các trận động đất sang việc đánh giá khả năng xảy ra động đất. Các nhà khoa học sử dụng dữ liệu địa chấn, máy đo địa chấn và hồ sơ địa chất để xác định các khu vực có nguy cơ. Sau đó, họ sử dụng mô hình thống kê để ước lượng khả năng xảy ra động đất trong tương lai.

Tuy nhiên, khác với việc dự báo thời tiết - đã được cải thiện nhờ vào sức mạnh của tính toán, các mô hình toán học và sự phát triển của máy bay không người lái và vệ tinh - chất lượng của dự đoán động đất đã bị tụt lại trong dòng chảy lịch sử. Trong nửa thế kỷ qua, các nhà khoa học đã thử nghiệm nhiều phương pháp dự đoán động đất nhưng chỉ có ít thành công.

Trong thập kỷ 1970 và 1980, các nhà nghiên cứu bắt đầu tìm kiếm các dấu hiệu tiên đoán trước động đất, xem xét nhiều chỉ báo như hành vi của động vật, lượng khí radon (loại khí phóng xạ), và tín hiệu điện từ. John Rundle, giáo sư vật lý và địa chất tại Đại học California ở Davis, nói rằng đôi khi kết quả cho thấy một số mô hình, nhưng không có mô hình nào đủ đáng tin cậy để đáp ứng yêu cầu của khoa học.

Vào những năm 1980, các nhà khoa học động đất cho biết một phần của Động San Andreas gần Parkfield, California, đã quá hạn để xảy ra động đất và họ đã phân tích nhiều dữ liệu lịch sử để dự đoán điều đó. Họ dự đoán một trận động đất sẽ xảy ra vào năm 1993, nhưng nó không xảy ra cho đến năm 2004, khi nó lan rộng qua trung tâm California mà không có cảnh báo nào.

Rundle nói rằng đó là một “chuông báo tử” về việc dự báo động đất. Điều này cũng khiến nhiều nhà khoa học chuyển sự tập trung từ việc dự báo cụ thể các động đất sang việc đánh giá xác suất sử dụng các mô hình thống kê.

Tuy nhiên, khi công nghệ tiếp tục phát triển, các hệ thống cảnh báo sớm động đất đã được phát triển. Các mạng lưới này sử dụng máy địa chấn học để phát hiện và phân tích chấn động sau đó gửi thông báo cho mọi người vài giây trước khi động đất xảy ra.

ShakeAlert, một hệ thống do USGS xây dựng, có thể gửi thông báo đến điện thoại của một người trước khi động đất xảy ra khoảng 20 giây đến một phút.

Công nghệ này lựa chọn dữ liệu từ các cảm biến tại các trạm USGS, thiết bị đo cường độ rung chuyển của mặt đất. Khi một trạm phát hiện động đất, máy tính có thể dự đoán nơi sẽ xảy ra rung chuyển trong vòng năm giây. Sau đó, các nhà cung cấp dịch vụ di động có thể cảnh báo người dùng trong khu vực.

Tuy nhiên, việc cung cấp thông tin dự báo sớm dù chỉ trong vài giây là rất khó khăn, nhiều chuyên gia động đất nói. Để dự đoán chính xác các trận động đất sẽ yêu cầu các phân tích sâu rộng về lớp vỏ Trái đất, bao gồm việc đánh dấu mọi điểm ứng suất.

Các chuyên gia cũng nói thêm rằng đôi khi có yếu tố ngẫu nhiên khiến một trận động đất xảy ra mà không có bất kỳ dấu hiệu cảnh báo nào. Ngay cả khi công nghệ hứa hẹn, nhiều nhà khoa học lo ngại rằng nếu một sản phẩm được đưa ra mà không được kiểm tra nghiêm ngặt và thất bại, nó sẽ làm mất niềm tin vào công nghệ.

“Cảnh báo không chính xác gần như tồi tệ hơn việc dự đoán đúng”, Rundle nói. “Bởi vì sau đó mọi người sẽ mất niềm tin vào hệ thống.”

Các nhà nghiên cứu cũng đang chuyển sang sử dụng trí tuệ nhân tạo, bằng cách sử dụng phần mềm học máy. Phần mềm này thu thập dữ liệu và phát hiện các mẫu bất thường. Các chuyên gia hy vọng có một phần mềm có thể phân tích nhanh chóng nhiều dữ liệu hơn để hiểu rõ hơn về những gì xảy ra trước động đất.

Ví dụ, một số người đang phát triển các “mô hình phát hiện”, lấy cảm hứng từ cách Cục Dự trữ Liên bang dự đoán sức khỏe của nền kinh tế Mỹ. Các nhà khoa học đang cung cấp cho các mô hình học máy dữ liệu từ các bài đọc địa chấn và dữ liệu radar để dự đoán tốt hơn về thời gian và vị trí của các trận động đất trong tương lai.

Tuy nhiên, việc đưa ra thông tin chính xác là khó khăn. Trong trường hợp tốt nhất, các nhà khoa học chỉ có thể dự đoán vị trí của một trận động đất trong phạm vi khoảng 1.000 x 1.000 km và kỳ vọng là trong vài năm tới.

“Dữ liệu động đất chỉ được tự động hóa và kỹ thuật số trong khoảng 25 hoặc 30 năm qua”, ông nói. “Vì vậy, chúng ta đang làm việc với dữ liệu không đầy đủ trước đó.”

Các nhà khoa học nghiên cứu động đất cho biết, đã có những lý thuyết dự đoán động đất thay thế xuất hiện, nhưng nhiều lý thuyết này được xem xét một cách hoài nghi.

Một phương pháp gây tranh cãi là dựa trên việc nghiên cứu sự thẳng hàng của các hành tinh. Một nhà nghiên cứu từ Hà Lan đã gây sốt trên mạng xã hội Twitter khi sử dụng phương pháp này để dự đoán chính xác các chi tiết của trận động đất ở Thổ Nhĩ Kỳ trước vài ngày.

Tuy nhiên, Goulet cho biết các phương pháp dự đoán động đất này không có căn cứ và chưa được nghiên cứu kỹ lưỡng.

“Tôi chưa từng biết có ai có thể đưa ra những dự đoán đáng tin cậy nhiều lần theo cách như vậy”, Goulet nói. “Nếu việc dự đoán dễ dàng như vậy, chúng tôi đã làm được.”