En streng av italienske jordskjelv Tips på prognoser for en type jordskjelv


Sequence earthquakes, som de som slått sentrale Italia i 2016, kan være ødeleggende. Getty Images En analyse av en streng av tre dødelige jordskjelv som slo Italia i 2016, antyder at de skjedde i en sekvens begrenset av deres geologi. Konklusjonen, som har provosert noen spenning blant jordskjelvforskere, øker den mulige muligheten for at seismologer kan produsere nyttige prognoser for quakes som følger denne typen jordskjelv, kalt sekvensskjelv, som potensielt sparer liv. Men

Sequence earthquakes, som de som slått sentrale Italia i 2016, kan være ødeleggende. Getty Images

En analyse av en streng av tre dødelige jordskjelv som slo Italia i 2016, antyder at de skjedde i en sekvens begrenset av deres geologi.

Konklusjonen, som har provosert noen spenning blant jordskjelvforskere, øker den mulige muligheten for at seismologer kan produsere nyttige prognoser for quakes som følger denne typen jordskjelv, kalt sekvensskjelv, som potensielt sparer liv.

Men mange utfordringer forblir, inkludert hvordan å formidle risikoen for folk som kan bli påvirket.

Foreløpig kan seismologer kun prognose jordskjelv i svakeste tilstand - si en 30% sjanse over en stor region de neste 50 årene.

Stopp-start sjokk

De fleste jordskjelvene tar form av en enkelt stor skjelv etterfulgt av etterhenger av avtagende størrelse. Men i en begivenhet som 2016 italiensk sekvens blir jordskjelv energi frigjort på en stoppstart måte, hvor flere store skjelv er spisset av mindre etterskokker. Forskere er ikke sikre på hvorfor dette skjer.

Den siste forskningen som ble utgitt i august og vil bli presentert på American Geophysical Union Fall Meeting i Washington DC i desember, beskriver et underliggende arrangement av tverrfeil som virker som barrierer og forhindrer jordskjelvstammen i større, større feil, fra å bli utgitt på en gang.

Resultatene tyder på at ankomsten av underjordisk vann og gass, drevet av oppbygging av belastning, frigjør disse barrierene - og at sporing av bevegelse av underjordiske væsker kan bidra til å gi en advarsel om etterfølgende skjelv.

Forutsetninger hvor og når etterfølgende skjelving kan skje, kan tillate at mennesker som bor i veien for eventuelle forventede, oppfølgingsskjelv å evakuere i tide. Dette kan være uvurderlig, gitt at etterfølgende quakes kan være store og dødelige: i en sekvensskake som rammet den indonesiske øya Lombok i juli og august, drepte den andre jordskjelvet omkring 460 mennesker.

Sequence quakes forekommer i alle tektonisk aktive områder av verden, men de antas å være mer utbredt i geologisk små feilsystemer. I Italiens Apennine-fjell, som kjører lengden av landet, forekommer de hvert par tiår, senest i 2016, 1997 og 1979.

En dødelig trio

Mer enn 300 mennesker døde mellom 24. august og 30. oktober 2016, da tre jordskjelv rammet regionen, hver større enn størrelsen 6. Den lille, historiske byen Amatrice ble skadet sterkt av den første jordskjelvet: mer enn tre fjerdedeler av bygningene var flatet og 299 mennesker døde.

"Vi kan i hovedsak vurdere sekvensskjelv som" feilet "store jordskjelv, sier Richard Walters, geofysiker ved Durham University, Storbritannia, som ledet forskningen. "De opprinnelige spenningsforholdene er de samme, men den kaskaderende brudd på flere segmenter finner sted over dager til uker i stedet for over sekunder."

For å finne ut hvorfor, brukte Walters og hans kolleger fordelene ved satellittdata som fanger de italienske skjelvene.

Satellittene - en del av Europas Sentinel Earth-observing constellation-forsynt bilder av formen på bakken. Fordi dataene ble samlet omtrent hver 1. 5 dag, var forskerne i stand til å sammenligne bilder fra før og etter hver skjelv, og beregne nøyaktig hvordan bakken hadde flyttet.

På grunnlag av satellittbilder og seismologiske og jordbaserte målinger, rapporterer Walters 'team at et nettverk av mindre, kryssende feil ligger under Apennine-regionen. Forskerne sier at disse små feilene virker som barrierer for bruddprosessen, slik at de store feilene ikke blir "unzipped" på en gang.

Hadde feilene mislyktes på en gang, ville regionen ha opplevd et enkelt jordskjelv med en størrelsesorden på ca. 6, 7, noe som er 50% større enn den største av de tre skjelvene som rammet.

I stedet ble energien frigjort i en sekvens av tre jordskjelv i løpet av noen uker.

Under press

Mellom de større skjelvene observert forskerne en bølge av tusenvis av små etterskokker, som krøp nordover med en hastighet på rundt 100 meter om dagen. Teamet fant at dette var i samsvar med den forventede hastigheten der naturlig forekommende underjordisk vann og gass ville bevege seg, drevet av uutløst belastning, noe som tyder på at trykket som forandres i forbindelse med væskebevægelsen, genererer de små etterskallene.

"Mønsteret av små etterskokker antyder at hver etterfølgende skjelv utløses av det økte trykket i forbindelse med væsker som pumpes gjennom nettverket av mindre feil, " sier Walters.

Det andre jordskjelvet, to måneder etter det første, skjedde akkurat når etterhullene og væsken, som forutsatt av forskernes modeller, kom til neste store feil.

Walters og hans kolleger mistenker at hele regionens store feil var klar til å gi vei, men de tverrgående mindre feilene holdt energien tilbake til de underjordiske væskene ankom, og utløste neste bevegelse. "Væskene drives av trykkendringer. Når de kommer til en feil, øker trykket "feil" feilen og tillater det å bevege seg, "sier Walters.

Nicola D'Agostino, geoscientist ved Institutt for geofysikk og vulkanologi i Roma, mener det er trolig at en slik mekanisme kunne forklare hvorfor skjelvene skjedde i en sekvens.

Data utfordring

Hvis underjordiske væsker utløses for sekvensskjelv, kan overvåkingen av bevegelsen etter den første skjelvet i en spådd rekkefølge gi ledetråder om timingen og plasseringen av etterfølgende quakes, sier Walters, som muligens tillater en prognose.

Stephen Hicks, et jordskjelvforsker ved University of Southampton, UK, er enig. Utfordringen vil være å overvåke og tolke dataene raskt nok til å gi en meningsfull prognose, sier han. "Men det er mulig at vi i fremtiden kan utnytte maskinlæringsteknologi, for å hjelpe oss med å raskt behandle mange forskjellige jordskjelvsscenarier."

Det underjordiske feilnettverket må være godt kartlagt, og et godt seismometernettverk settes på plass. Apennine-regionen vil være en ledende kandidat for denne typen detaljert overvåkingssystem, sier Walters, men mange andre jordskjelv-tilbakestående deler av verden kan til slutt også være til nytte.

Seismologer vil også trenge kraftige datasimuleringer av fluidbevegelse i feilnettverket. Walters mener at med en hensiktsmessig investering og politisk vilje kunne et slikt system bli etablert innen et tiår.

Kommuniserende risiko

Hicks mener at funnene vil endre måten geoscientists jobber på. "Normalt prøver vi ikke å tolke etterskokker til senere, men jeg tror dette vil anspore forskere til å analysere mer subtile funksjoner i sanntid, " sier han. Han mener også at arbeidet kan gjelde for andre typer jordskjelv. "Lignende barriere mekanismer kan påvirke store jordskjelv i subduksjonssoner."

Roland Bürgmann, geoscientist ved University of California, Berkeley, sier at en slik detaljert forståelse av feilsystemet og bevegelsen av væsker kan gjøre en stor forskjell for å forbedre kortsiktige prognoser for jordskjelvsfarer.

D'Agostino er enig i at det er teoretisk mulig å prognose de senere bruddene i sekvensskjelv, men mener det kan være vanskelig å forutsi om en skjelv er en engangsbegivenhet eller om det er starten på en sekvens.

Og selv om forskere kan produsere en "skjelvprognose", er det vanskelig å kommunisere risikoen, da Italias 2009 L'Aquila-jordskjelvstradisjon - som drepte rundt 300 mennesker - viste. Dette var ikke en sekvensskjelv, men det markerer utfordringene ved å kommunisere jordskjelvrisiko.

I månedene som foregikk den jordskjelvet, opplevde regionen hundrevis av mindre jordskjelv, som gledte rykter om en forestående, større jordskjelv. I tråd med deres vurdering av det vitenskapelige beviset, nektet geoscientists rykterne, og sa at mindre jordskjelv ikke var sikre på prediktorer for de store.

Men dager senere slo en dødelig storhet-6, 3 jordskjelv. Geoscientists endte opp i retten, anklaget for å gi "ufullstendig, upresent og motstridende informasjon" informasjon til offentligheten - selv om den første skyldige dommen i siste instans ble veltet.

"L'Aquila-jordskjelvet viste bare hvor utfordrende det er å formidle usikkerhet, " sier Hicks. "Hvis vi kan begynne å prognose jordskjelv over ukers tid, må vi være forsiktige for ikke å forårsake for mye panikk eller gi falske alarmer."

Denne artikkelen er reprodusert med tillatelse og ble først publisert 23. oktober 2018.

Hva betyr Trumps nye "åpne sinn" på klimatakkordet?Den overraskende opprinnelsen til evolusjonær kompleksitet"Star Wars" Planeter Migrere inn i posisjon rundt StellarUniversets kuleste lab satt til Open Quantum WorldØkofriendly Tolls ?: Congestion Pricing Fremmer Mass TransitEvolusjon og klimavitenskap gjør graden i statlige utdanningsstandarderDen afrikanske grønne revolusjonen (utvidet versjon)99 Prosent Chance 2016 blir det heteste året på posten