Фондовые трейдеры уже давно используют специализированные трекеры, чтобы решить, когда покупать или продавать акции, или когда рынок начинает совершать внезапные колебания. Новое исследование Вашингтонского университета показало, что тот же метод можно использовать для обнаружения постепенного движения тектонических плит, так называемых землетрясений с «медленным сдвигом». Эти движения не высвобождают разрушительное количество сейсмической энергии, но ученые только начинают понимать, как они могут быть связаны с Большим.
Новый метод позволяет быстро определять медленные промахи с одной станции Глобальной системы позиционирования. Он заимствует индекс относительной силы финансовой индустрии, показатель того, насколько быстро меняется цена акции, для обнаружения медленных проскальзываний в последовательности наблюдений GPS.
Статья была опубликована в декабре в Журнале геофизических исследований: Solid Earth.
«Меня всегда интересовали финансы, и если вы зайдете на любой веб-сайт, посвященный биржевым котировкам, вы найдете все эти различные индикаторы», - сказал ведущий автор Брендан Кроуэлл, научный сотрудник Университета Вашингтона в области наук о Земле и космосе. «Этот конкретный индекс отличался простотой использования, а также тем, что ему не требовалась информация - например, объем запасов, волатильность или другие параметры - кроме единственной строки данных, которые он анализирует на предмет необычного поведения».
Исследование проверяет метод на более чем 200 станциях GPS, которые зафиксировали медленные сдвиги в период с 2005 по 2016 год вдоль зоны разлома Каскадия, которая простирается от северной Калифорнии до северного острова Ванкувер.
"Наблюдение за зоной субдукции Каскадия, которая является наиболее изученной областью медленного скольжения в мире, было хорошим способом проверить методологию", - сказал Кроуэлл.
Результаты показывают, что полученные с помощью этого простого метода оценки размера, продолжительности и расстояния перемещения крупных событий с медленным скольжением соответствуют результатам более исчерпывающего анализа наблюдений вдоль разлома.
Обнаруженные в начале 2000-х, медленные сдвиги представляют собой тип тихого землетрясения, при котором две плиты безвредно скользят друг мимо друга в течение недель или месяцев. В Каскадии скольжение происходит в обратном направлении от типичного движения по разлому. Медленное скольжение немного увеличивает вероятность более сильного землетрясения. Это также может дать подсказки, которые ученые еще не знают, как расшифровать, к тому, что происходит в физике на границе плиты.
Регулярный мониторинг землетрясений опирается на сейсмометры для отслеживания сотрясений земли. Это не работает для медленных сдвигов, которые не высвобождают достаточно энергии, чтобы послать волны энергии через земную кору, чтобы достичь сейсмометров.
Вместо этого обнаружение медленных проскальзываний зависит от данных GPS.
«Если у вас не так много сейсмической энергии, вам нужно измерить то, что происходит, с помощью чего-то другого. GPS напрямую измеряет смещение Земли», - сказал Кроуэлл.
На станциях GPS датчики того же типа, что и в смартфонах, крепятся к стальным трубам, зацементированным на глубину не менее 35 метров (115 футов, или около 10 этажей) в твердую скалу. Минимизируя шум, эти станции могут обнаруживать изменения положения на поверхности в миллиметровом масштабе, что можно использовать для определения движения глубоко под землей.
Использование этих данных для обнаружения медленных проскальзываний в настоящее время означает сравнение различных станций GPS со сложной обработкой данных. Но благодаря усилиям биржевых трейдеров, которые хотят быстро узнать, покупать или продавать, новый документ показывает, что индекс относительной силы может обнаружить медленное отклонение от одной из 213 станций GPS вдоль зоны субдукции Каскадия.
Первоначальный успех предполагает, что метод может иметь и другие геологические применения.
«Я хочу иметь возможность использовать это не только для медленного скольжения», - сказал Кроуэлл. «Мы могли бы использовать этот метод для изучения сейсмических эффектов добычи подземных вод, вулканической инфляции и многих других вещей, которые мы можем не обнаруживать в данных GPS».
Метод может быть применен в местах, которые не так хорошо изучены, как северо-запад Тихого океана, где геологическая активность уже находится под пристальным наблюдением.
«Это работает для станций по всему миру - на островах или в малонаселенных районах, где не так много станций GPS», - сказал Кроуэлл.
В смежных исследованиях Кроуэлл использовал грант Amazon Catalyst для интеграции GPS или геодезических данных в систему оповещения о землетрясениях ShakeAlert. Для действительно сильных землетрясений обнаружение больших медленных сотрясений не так точно для точного определения источника и размера землетрясения. Более точно использовать GPS для определения того, насколько сильно сдвинулась земля. Отслеживание движения грунта также улучшает предупреждения о цунами. Кроуэлл использовал грант для интеграции данных GPS в сетевые оповещения в режиме реального времени, которые в настоящее время проходят ограниченное бета-тестирование.