Tóquio, Japão - 22 de maio de 2023
Instituto Nacional de Pesquisa em Ciências da Terra e Resiliência a Desastres
Instituto de Pesquisa de Terremotos da Universidade de Tóquio
Yokogawa Electric Corporation
O National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience (NIED), o Earthquake Research Institute (ERI) pertencente à Universidade de Tóquio e o site Yokogawa Electric Corporation (Yokogawa) realizaram a avaliação de um medidor de pressão de água inovador para uso na detecção precoce de tsunamis. O medidor de pressão de água usado nessa avaliação foi equipado com um novo tipo de sensor de pressão ressonante de silício*1 e foi instalado no fundo do mar próximo à Península de Boso, a uma profundidade de 3.436 m. Nessa avaliação, o medidor identificou com sucesso flutuações de pressão de sete hectopascals, o que equivale a uma mudança de 7 cm no nível do mar. Embora seja difícil obter dados sobre tsunamis, que são eventos pouco frequentes, a avaliação permitiu a detecção de alterações no nível do mar semelhantes às de um tsunami, e espera-se que o medidor de pressão da água seja usado no caso de um tsunami real. O medidor de pressão da água será adotado na Nankai Trough Seafloor Observation Network for Earthquakes and Tsunamis (N-net) para observar as flutuações da pressão da água no fundo do mar causadas por tsunamis gerados por terremotos, possibilitando a detecção confiável de tsunamis e contribuindo para a mitigação de danos.
Os detalhes da N-net, o medidor de pressão da água recém-desenvolvido e sua avaliação serão apresentados na Japan Geoscience Union Meeting 2023, que será realizada de 21 a 26 de maio de 2023.
Figure 1. A water pressure gauge equipped with a silicon resonant pressure sensor that uses MEMS technology. Length 261.5 mm. (source: Yokogawa)
Zoom
Detalhes
O NIED, o ERI e o site Yokogawa avaliaram a eficácia de um medidor de pressão de água equipado com um sensor de pressão ressonante MEMS*2silicon para uso como dispositivo de observação de pressão no fundo do mar que permite a aquisição de dados precisos durante o tremor significativo que ocorre durante um terremoto. Tendo em vista o movimento significativo do solo que ocorre durante um terremoto, esse teste procurou identificar se a aquisição de dados de medição seria afetada por vibrações ou mudanças de atitude. Foi confirmado que o efeito das mudanças de atitude no medidor de pressão de água é menor do que nos medidores de pressão de água convencionais. Além disso, em um teste de precisão no qual 70 megapascals (MPa) - equivalente a uma profundidade de água de 7.000 m - foi repetidamente aplicado, a repetibilidade*3 de 0,005% de 70MPa ou menos foi confirmada como uma excelente característica. Esse medidor de pressão de água usa a tecnologia MEMS, portanto, oferece a vantagem de cada produto ter a mesma qualidade.
Para avaliar o desempenho do medidor de pressão da água em um ambiente real do fundo do mar, as observações do fundo do mar foram realizadas por um total de 203 dias a uma profundidade de 3.436 m na região ao largo da Península de Boso, na Prefeitura de Chiba, Japão. A aquisição de dados de observação sobre tsunamis geralmente é difícil porque os tsunamis são um fenômeno raro. No entanto, observamos uma flutuação de 7 cm no nível do mar devido à erupção de 15 de janeiro de 2022 do vulcão Hunga-Ha'apai em Tonga durante nosso trabalho de avaliação. Outros sites análise de dados também confirmaram que o medidor de pressão da água foi capaz de observar mudanças de pressão equivalentes a uma mudança no nível do mar de menos de 1 cm. A sensibilidade confirmada indica que o medidor de pressão da água tem desempenho suficiente para observar um tsunami real. O medidor de pressão da água é um produto fabricado no Japão com alta precisão para aplicações em alto-mar e possui o mesmo nível de sensibilidade dos instrumentos mais avançados fabricados em qualquer lugar do mundo.
Figure 2. Location of observations (off the Boso Peninsula, Chiba Prefecture)
Zoom
Figure 3. Free-fall pop-up type ocean bottom device equipped with the new water pressure gauge used for the evaluation on the seafloor
Zoom
A rede de observação de terremotos e tsunamis faz parte da infraestrutura de redução de risco de desastres (DRR) que contribui para o aprimoramento das informações de DRR e para o desenvolvimento de pesquisas de DRR sobre terremotos e tsunamis. O NIED opera o Monitoramento de Ondas em Terra e no Fundo do Mar (MOWLAS), que abrange todas as áreas terrestres e marítimas do Japão. A partir de 2019, o NIED vem desenvolvendo o N-net, um sistema de observação de terremotos e tsunamis no fundo do mar, do tipo cabo. O N-net será instalado na região da fonte sísmica na calha de Nankai, onde há previsão de terremotos e onde nenhuma rede de observação foi estabelecida (da costa da província de Kochi até Hyuga-nada). O N-net é um sistema de rede que detecta diretamente terremotos e tsunamis e transmite as informações de forma confiável para terra, permitindo a observação em tempo real. Esse novo medidor de pressão de água ressonante de silício, que desempenha um papel importante nesse sistema, foi adotado. O NIED, o ERI e o site Yokogawa realizaram vários testes para garantir a confiabilidade desse medidor de pressão da água, com o objetivo de contribuir o máximo possível para a mitigação dos danos no caso de um terremoto de mega-impulso na calha de Nankai.
Figure 4. Overview of N-net
Zoom
O NIED, o ERI e o site Yokogawa continuarão seus esforços para aprimorar a ciência e a tecnologia de RRD a fim de criar uma sociedade resiliente a desastres.
*1 Os sensores de pressão ressonantes de silício da Yokogawa empregam um método de detecção baseado na alteração dependente da pressão na frequência ressonante de ressonadores de silício de cristal único e são caracterizados pelo baixo consumo de energia, tamanho compacto, alta sensibilidade, alta estabilidade e alta resistência à pressão. O ressonador é vedado em uma cavidade de vácuo limpa usando tecnologia de fabricação de semicondutores de silício, o que evita que partículas estranhas adiram ao ressonador e prejudiquem seu desempenho. Além disso, não há alteração no desempenho devido à dessorção de gás, que ocorre com sensores que usam ressonadores de cristal de quartzo, e é possível obter uma medição estável. O site Yokogawa vem instalando sensores de pressão usando esse método de detecção em seus transmissores de pressão e pressão diferencial industrial desde 1991.
*2 Tecnologia de sistemas microeletromecânicos
*3 Uma característica que indica a precisão da medição sob uma série de condições que incluem medições repetidas com o mesmo procedimento de medição, operador, sistema de medição, condições de operação e localização, bem como no mesmo objeto ou em um objeto semelhante e em um curto período de tempo
Os nomes de empresas, organizações e produtos aqui contidos são marcas comerciais ou marcas registradas de seus respectivos proprietários.