У исследователей уже давно есть веские основания полагать, что землетрясения по своей природе непредсказуемы. Но новое открытие Северо-Западного университета может стать сейсмическим сдвигом в этом старом образе мышления.
Междисциплинарная группа недавно обнаружила, что «медленные землетрясения», высвобождающие энергию в течение периода от нескольких часов до нескольких месяцев, потенциально могут привести к близлежащим «регулярным землетрясениям». Открытие может помочь сейсмологам лучше прогнозировать сильные землетрясения, которые должны произойти в течение определенного промежутка времени, позволяя предупреждать и выполнять другие приготовления, которые могут спасти жизни.
«Хотя накопление напряжения в земной коре в значительной степени предсказуемо, высвобождение напряжения в результате регулярных землетрясений носит более хаотичный характер, что затрудняет прогнозирование того, когда они могут произойти», - сказал Кевин Чао, специалист по данным. ученый Северо-Западного института сложных систем. «Но в последние годы все больше и больше исследований показывают, что сильным землетрясениям в зонах субдукции часто предшествуют форшоки и медленные землетрясения».
При поддержке Национального научного фонда исследование было опубликовано в Журнале геофизических исследований: Solid Earth. Чао, который также является членом Северо-западного центра оптимизации и статистического обучения, был первым автором статьи. Сьюзан ван дер Ли, профессор наук о Земле и планетах Северо-Западного колледжа искусств и наук им. Вайнберга, также внесла свой вклад в работу.
Чао и его коллеги начали свою работу несколько лет назад, обратившись к региону на Тайване, где находится около 100 сейсмических станций, которые в течение многих лет непрерывно регистрируют колебания грунта. Именно там команда заметила глубокие толчки, тип медленного землетрясения, которое обычно повторяется циклами в несколько дней или недель.
«Глубокий тремор очень чувствителен к небольшим изменениям стресса», - сказал Чао. «Поэтому мы решили использовать их в качестве измерителей напряжения для отслеживания локальных изменений в нарастании и высвобождении напряжения до и после сильных землетрясений».
Для обнаружения и мониторинга этих глубоких толчков команда Чао разработала сложный набор алгоритмов и применила их к данным 10 сейсмических станций на Тайване. Они обнаружили, что глубокие толчки начали менять свое поведение примерно за два месяца до землетрясения силой 6,4 балла в марте 2010 года на юге Тайваня. Продолжительность тремора, например, увеличилась в два раза до этого события и продолжала увеличиваться после него.
Хотя о глубоких толчках впервые сообщили в 2002 году, ученые не нашли много случаев, когда поведение менялось перед сильными землетрясениями. «После 6. Произошло землетрясение силой 4 балла, мы заметили потенциал для изучения глубоких толчков рядом с событием», - сказал Чао. «Мы определили увеличение продолжительности толчков за три недели до землетрясения, но изначально не могли делать выводы, потому что частота толчков все время увеличивается. и по разным причинам.
Но через три года после землетрясения магнитудой 6,4 Чао и его коллеги заметили, что их наблюдения за активностью толчков совпали с соседней записью GPS, которая указывала на изменение направления движения грунта вблизи источников толчков.
Объединяя данные наземных обсерваторий, таких как GPS и сейсмические станции, со статистикой и серией алгоритмов, команда показала, что изменения в характере глубоких толчков могут сигнализировать о надвигающемся землетрясении поблизости. Чтобы дополнительно проверить открытие, Чао изучил четыре дополнительных землетрясения и обнаружил, что подобные предвестники действительно существовали. Он и Ван дер Ли надеются, что эта работа вдохновит больше, сказал он, «до того, как среднесрочные и краткосрочные прогнозы землетрясений станут надежными."