Ученые, просматривающие базы данных землетрясений с начала 1990-х годов, обнаружили возможный определяющий момент через 10-15 секунд после начала события, который может сигнализировать о мегаземлетрясении магнитудой 7 или выше.
Таким же образом, этот момент, полученный из данных GPS о пиковой скорости ускорения смещения грунта, может указывать на меньшее событие. GPS улавливает первоначальный сигнал о движении вдоль разлома подобно сейсмометру, обнаруживающему самые маленькие первые моменты землетрясения.
Такая информация на основе GPS потенциально может повысить ценность систем раннего предупреждения о землетрясениях, таких как ShakeAlert на Западном побережье, сказал Диего Мельгар, профессор кафедры наук о Земле Орегонского университета.
Тяжелый физический анализ двух баз данных, поддерживаемых соавтором Гэвином П. Хейсом из Национального центра информации о землетрясениях Геологической службы США в Колорадо, обнаружил момент времени, когда вновь инициированное землетрясение переходит в импульс скольжения, когда механическое свойства указывают на величину.
Мелгар и Хейс также смогли выявить аналогичные тенденции в европейских и китайских базах данных. Их исследование было подробно описано в выпуске онлайн-журнала Science Advances от 29 мая.
«Меня удивило то, что шаблон был таким последовательным, - сказал Мельгар. - Эти базы данных созданы по-разному, поэтому было очень приятно увидеть в них похожие шаблоны».
В целом базы данных содержат данные о более чем 3 000 землетрясений. Постоянные индикаторы ускорения смещения, которые появляются между 10-20 секундами после начала событий, были замечены для 12 крупных землетрясений, произошедших в 2003-2016 годах.
GPS-мониторы существуют вдоль многих наземных разломов, в том числе в наземных точках вблизи зоны субдукции Каскадия протяженностью 620 миль у северо-западного побережья Тихого океана в США, но их использование пока не является обычным явлением для мониторинга опасностей в реальном времени. По словам Мельгара, данные GPS показывают начальное движение в сантиметрах.
«Мы можем многое сделать со станциями GPS на суше вдоль побережья Орегона и Вашингтона, но это происходит с задержкой», - сказал Мельгар. «Поскольку землетрясение начинает двигаться, потребуется некоторое время, чтобы информация о движении разлома достигла береговых станций. Эта задержка повлияет на то, когда может быть выпущено предупреждение. Люди на побережье не получат предупреждения, потому что они находятся в слепая зона."
Эта задержка, добавил он, может быть улучшена только датчиками на морском дне, чтобы зафиксировать это раннее ускорение.
По его словам, наличие этих возможностей на морском дне и мониторинг данных в режиме реального времени может повысить точность систем раннего предупреждения. В 2016 году Мельгар в качестве научного сотрудника сейсмологической лаборатории Беркли в Беркли, штат Калифорния, провел исследование, опубликованное в Geophysical Research Letters, в котором было обнаружено, что данные GPS в реальном времени могут обеспечить дополнительные 20 минут предупреждения о возможном цунами.
Япония уже прокладывает оптоволоконный кабель у своих берегов, чтобы расширить возможности раннего предупреждения, но такая работа стоит дорого, и будет дороже, если установить технологию на морском дне над зоной разлома Каскадия, отметил Меглар.
Мелгар и Хейс наткнулись на синхронизацию скользящего импульса, просматривая базы данных Геологической службы США в поисках компонентов, которые они могли бы закодировать в моделировании, чтобы предсказать, как будет выглядеть разрыв зоны субдукции Каскадии магнитудой 9.
Зона субдукции, в которой не было сильных продольных землетрясений с 1700 года, находится там, где океаническая плита Хуан-де-Фука погружается под Североамериканскую континентальную плиту. Разлом простирается недалеко от берега северного острова Ванкувер до мыса Мендосино в северной Калифорнии.