„Práce seismologa na Matfyzu může být čistě teoretická, kdy se v podstatě ani nemusíte zvednout ze židle, protože vám stačí počítač a připojení k internetu, ale taky praktická, kdy s krumpáčem vyrážíte do terénu a vlastníma rukama budujete stanice. Já mám rád oboje,“ usmívá se dr. Vladimír Plicka. S kolegy z Katedry geofyziky provozuje od konce 90. let síť seismických stanic v západním Řecku a zkoumá tamní zemětřesení. Kromě toho se přes 20 let stará taky o seismickou stanici v centru Prahy, nejdéle fungující pracoviště svého druhu v Česku.
Setkáváme se v suterénu budovy Matfyzu na pražském Karlově. Z kanceláře vybavené počítačem, mapami a fotografiemi zemětřesením poničených Athén sestupujeme po točitém schodišti ještě o několik metrů níž – do mezipatra, odkud máme výhled na betonový podstavec s několika přístroji. „Klíčový je ten stříbrný válec. To je moderní širokopásmový seismograf britské značky, který umožňuje registrovat třísložkové záznamy zemětřesení s relativně vysokou dynamikou a vzorkovací frekvencí,“ ukazuje dr. Plicka na nejdůležitější část vybavení seismologické stanice Praha. Založena byla v roce 1924 a seismické vlny začala zaznamenávat o tři roky později, jako teprve druhá stanice v Československu. „Ta první, chebská, už dnes nefunguje, takže statut nejdéle sloužící seismické stanice u nás držíme my,“ dodává s náležitou hrdostí.
Wiechertův astatický seismograf
Před 100 lety ovšem na Karlově stálo poněkud jiné zařízení než to, na které se teď díváme my. Zakladatel stanice, prof. Václav Láska, zde nechal instalovat horizontální Wiechertův astatický seismograf, jehož základem byla obrovská setrvačná hmota. Při rozkmitání půdy byl na pohyblivý pás papíru hrotem zaznamenáván relativní pohyb setrvačné hmoty vůči jejímu okolí. „Aby bylo možné zaznamenat silná zemětřesení, setrvačná hmota musela být hodně velká, v té době měla jednu tunu. Celé to bylo tak úžasně sestavené a vyvážené, že když jste do toho foukli, tunová hmota se rozhýbala,“ popisuje Plicka. „Bohužel o tohle zařízení jsme přišli, když se tu v 70. letech dělala rekonstrukce. Celý přístroj byl přesunut neznámo kam a už se nenašel, nejspíš skončil někde ve šrotu,“ povzdychne si.
V pionýrských časech museli zaměstnanci na stanici sloužit pravidelné služby a z pořízených záznamů za pomoci lupy odečítat čas a amplitudy jednotlivých fází seismických vln. Tuhle praxi zná Plicka už jen z vyprávění, na stanici nastoupil před 25 lety a poslední čtyři roky dohlíží na její chod většinou na dálku, ze svého hlavního pracoviště v pražské Troji. Stanice je součástí české regionální seismické sítě; digitální data jsou z Karlova přenášena v reálném čase do Geofyzikálního ústavu AV ČR, kde se dále zpracovávají. Zařízení registruje události z celého světa, včetně například nedávného zemětřesení v Barmě či série zemětřesení, která počátkem roku ohrožovala obyvatele řeckého ostrova Santorini.
Pražská stanice dnes slouží především studentům, kteří sem chodí na exkurze a učí se, jak data registrovat a zpracovávat. Pro vlastní výzkumy využívá dr. Plicka, kromě jiných, data pocházející ze seismografů rozmístěných na Peloponéském poloostrově. Síť seismických stanic tam začala vznikat na konci 90. let pod vedením prof. Jiřího Zahradníka, který v té době vedl Katedru geofyziky a navázal spolupráci se seismology z řecké univerzity v Patrasu. Plicka se k této spolupráci přidal během svých doktorských studií na Matfyzu a dnes je tím, kdo má všech současných 11 stanic na starosti.
Doktorská práce o zemětřesení v Athénách
„V roce 1997 jsme zakoupili první tři širokopásmové seismografy, jedno zařízení tenkrát vyšlo asi na 400 tisíc korun. Vybavuji si, jak přístroje prvně dorazily k nám na Karlov, to jsem byl ještě mladý doktorand. Přístroje jsme vybalili, připojili, a ono nic. Tak jsme volali výrobci a ten nám poradil, ať ze seismografu sejmeme kryt a trochu šťouchneme šroubovákem do setrvačné hmoty. Nakonec se nám podařilo zařízení zprovoznit a přesunout do Řecka, kde jsme začali s budováním sítě stanic,“ vzpomíná s úsměvem dr. Plicka. Do Řecka teď jezdí minimálně jednou za rok, aby zkontroloval stav všech 11 seismografů, akcelerografů a několika GPS stanic.
Řecko patří mezi seismicky nejaktivnější oblasti Evropy, protože tam na sebe naráží dvě velké litosférické desky – africká a euroasijská. Pohyb desek způsobuje napětí v zemské kůře, které se čas od času uvolní ve formě zemětřesení. Oblast je současně rozdrobená na několik menší tektonických bloků a zlomových systémů, které se vůči sobě různě pohybují. Například Korintský záliv, který odděluje poloostrov Peloponés od pevninského Řecka, se ročně rozšíří zhruba o jeden až dva centimetry.
Za dobu své kariéry zkoumal dr. Plicka už řadu zemětřesení. V živé paměti má kromě jiných zemětřesení o síle magnituda 5.4, které v roce 1999 zasáhlo Athény. „S profesorem Zahradníkem jsme na tomto zemětřesení hodně pracovali a já jsem si na něm de facto udělal svůj doktorát.“ Postižené hlavní město několikrát navštívili, a na vlastní oči tak viděli zborcené budovy. Byla mezi nimi i továrna, jejíž fotka teď visí na zdi pražské stanice. „Při tomto zemětřesení zemřelo 143 lidí, přičemž 110 bylo právě z této fabriky. Továrna stála na hraně údolí a taky na sedimentech, což jsou dva faktory, které zesilují účinky seismických vln. Zajímavostí je, že jiná fabrika, která byla vzdálená jen několik desítek metrů, zůstala prakticky netknutá. Její majitel údajně odmítl původní projekt a vyměnil stavitele, který potom ke stavbě použil víc železa a betonu.“
Náš cíl? Varovat včas
Přestože detekční metody jsou dnes daleko propracovanější než před 20 lety, stále neexistuje spolehlivý způsob, jak zemětřesení předpovídat, a mnoho seismologů se shoduje, že to nejspíš nebude možné nikdy. „V tomhle to my, seismologové, máme o něco složitější než naši kolegové meteorologové. Zatímco oni nahoru vidí, my se dolů přímo nepodíváme. Třeba zemětřesení v Řecku mohou být velmi mělká až tzv. středně hluboká, která vznikají i 100 kilometrů pod povrchem. Do takových hloubek se podíváme pouze řešením obrácených úloh pomocí dat, která naměříme na povrchu Země,“ podotýká Plicka. Na druhou stranu, díky strojovému učení lze v současnosti zaznamenat daleko více zemětřesení a zjistit o nich detailnější informace. Lidé se tak mohou na příští zásahy živlu lépe připravit.
„Umíme predikovat silné pohyby půdy v dané lokalitě na základě toho, jakou má půda strukturu a jaké tam jsou zlomy. Dokážeme odhadnout maximální hodnoty zrychlení, rychlosti a posunutí. Na základě toho je možné navrhovat a stavět budovy, které zemětřesení dokážou odolat. Taková je ideální představa, bohužel realita bývá často jiná, což hodně souvisí s ekonomickou vyspělostí dané země a s mírou tamní korupce. Ne všechny budovy, které stavitel deklaruje jako seismicky odolné, zemětřesení skutečně vydrží,“ upozorňuje vědec.
V ekonomicky vyspělých zemích, jako je například Japonsko, už dnes fungují systémy včasného varování. „Zemětřesení generuje seismické vlny, přičemž ty, které seismografy zaregistrují jako první, bývají většinou slabší a ne tak ničivé. Pak zbývá několik sekund, než přijdou ty skutečně silné otřesy. V tomto mezičase se dá ještě něco udělat. V Japonsku se například automaticky zastavují rychlovlaky, vypíná se elektřina apod. To může významně eliminovat následné škody,“ vysvětluje Plicka.
Na absenci varovného systému v minulosti tragicky doplatili obyvatelé Indonésie a dalších ostrovů a zemí ležících v Indickém oceánů a na jeho pobřeží. V roce 2004 postihlo ostrov Sumatra silné zemětřesení, které vyvolalo sérii vln tsunami, jež se posléze šířily Indickým oceánem a připravily o život přes 200 tisíc lidí. O zemětřesení věděli na pražské stanici už za 12 minut, zhruba tak dlouho totiž trvalo seismickým vlnám, než dorazily z Indonésie až do České republiky. Vlnám tsunami zase zabralo dvě hodiny, než dorazily na Srí Lanku, k Indii a Thajsku. „Přestože americké centrum na Havaji před vlnou tsunami varovalo, v oblasti Indického oceánu bohužel tenkrát nebyl nikdo, kdo by tuto informaci přijal a šířil dál. V té době tam ještě žádný varovný systém nefungoval,“ popisuje jeden ze smutných příkladů Plicka. Naštěstí dnes už jsou varovné systémy rozšířenější. Většina zemí, které jsou zemětřesením ohroženy, již nějakou formu varovného systému používá a zdokonaluje, mj. i ve spolupráci s českými vědci.
Vladimíru Plickovi a jeho kolegům se minulý rok podařilo získat financování z grantového programu Evropské unie Horizon Europe. Na výzkumném projektu, jehož součástí je i zavedení systému včasného varování v oblasti Korintského zálivu, spolupracují čeští seismologové s kolegy z Řecka, Švýcarska, Francie, Rumunska, Polska, Slovinska a Itálie. „Matfyz má v rámci projektu na starosti především počítačové modelování silných pohybů půdy a určování mechanismů ohniska zemětřesení. Společně s kolegy z ostatních zemí se však budeme zabývat i přípravou rozsáhlé metodiky postupů v případě zemětřesení – od rychlé analýzy až po včasné varování,“ nastiňuje budoucí výzvy dr. Plicka.
Mohlo by vás také zajímat:
„Sonický
třesk“ pod zemí
Seismická
aktivita v Itálii pod drobnohledem vědců z Matfyzu
Rotafon
zachytí i velmi slabá zemětřesení