Нов модел за прогнозиране на земетресения

Едно от основните предизвикателства пред сеизмологията е да се предвиди кога ще се случи следващото голямо земетресение.

Сега е разработен нов модел на земетресенията, който взема предвид пълната история на земетресенията в определен разлом, който изчиства непредсказуемостта в предишните методи и може да помогне за решаването на проблема с прогнозите за земетресенията.

Изследването на американския Северозападен университет е публикуван в Бюлетина на Американското сеизмологично дружество (Bulletin of the Seismological Society of America).

Сеизмолозите традиционно смятат, че големите земетресения по разломите следват регулярна схема и се случват след същото време, както между предишните две. Земята обаче невинаги се съобразява с това, тъй като понякога земетресенията могат да възникнат по-рано или по-късно от очакваното. Досега сеизмолозите нямаха начин да обяснят тази непредсказуемост.

Сега вече могат. Изследователският екип от сеизмолози и статистици от Северозападния университет е разработил модел на вероятността за земетресение, който е по-всеобхватен и реалистичен от наличните в момента. Вместо да се използва само средното време между миналите земетресения за прогнозиране на следващото, новият модел взема предвид конкретния ред и време на предишните земетресения. Той помага да се обясни озадачаващият факт, че земетресенията понякога се появяват на групи - групи със сравнително кратък период между тях, разделени от по-дълги периоди без земетресения.

"Разглеждането на пълната история на земетресенията, а не само на средната стойност във времето и времето от последното, ще ни помогне много при прогнозиране на бъдещите земетресения", отбелязва Сет Стайн (Seth Stein), професор по науки за Земята и планетите в Колежа по изкуства и науки "Вайнберг". 

"Земетресенията се държат като нередовен автобус", обяснява Джеймс Нийли (James S. Neely). "Автобусът може да пристига по разписание на всеки 30 минути, но понякога закъснява много, а друг път пристига твърде рано. Сеизмолозите са приели, че дори когато едно земетресение закъснява, няма по-голяма вероятност следващото да пристигне по-рано. За разлика от тях в нашия модел, ако е закъснял, сега е по-вероятно да дойде по-рано. И колкото по-късно е трусът, толкова по-рано ще дойде следващият след него".

Традиционен модел и нов модел

Традиционният модел, използван след голямото земетресение през 1906 г., разрушило Сан Франциско, предполага, че бавните движения по разлома натрупват напрежение, което се освобождава при голямо земетресение. С други думи, разломът има само краткосрочна памет - той "помни" само последното земетресение и е "забравил" всички предишни. Това предположение се използва при прогнозирането на бъдещите земетресения, а след това и при изготвянето на картите на опасността, които предвиждат нивото на труса, за което трябва да се проектират устойчиви на земетресения сгради.

Въпреки това "големите земетресения не се случват като по часовник", посочва Нийли. "Понякога наблюдаваме няколко силни земетресения за сравнително кратък период от време, а след това дълги периоди, когато не се случва нищо. Традиционните модели не могат да се справят с това поведение."

За разлика от тях новият модел предполага, че разломите на земетресенията са по-"паметливи" - имат по-дългосрочна памет - отколкото сеизмолозите са предполагали. Дългосрочната памет на разлома идва от предположението, че понякога земетресението не освобождава цялото напрежение, което се е натрупало в разлома с течение на времето, така че част от него остава след голямото земетресение и може да предизвика друго. Това обяснява земетресенията, които понякога стават на групи.

"Групите земетресения предполагат, че разломите имат дългосрочна памет", обяснява Лия Салдич (Leah Salditch). "Ако е минало много време от голямо земетресение, тогава дори и след като се случи друго, "паметта" на разлома понякога не се изтрива от това земетресение, оставяйки остатъчно напрежение и увеличавайки шанса за следващо. Нашият нов модел изчислява вероятността за земетресение по този начин."

Например, въпреки че големите земетресения в участъка Мохаве на разлома Сан Андреас се случват средно на всеки 135 години, последното е станало през 1857 г., само 45 години след едно от тях през 1812 г. Въпреки че това не би могло да се очаква при използването на традиционния модел, новият модел показва, че тъй като земетресението от 1812 г. е настъпило след 304-годишна пауза от предишното земетресение през 1508 г., остатъчното напрежение е причинило по-ранно от средното земетресение през 1857 г.

"Логично е конкретният ред и време на миналите земетресения да са от значение", отбелязва Брус Спенсър (Bruce D. Spencer), професор по статистика от Северозападния университет. "Поведението на много системи зависи от тяхната история за дълъг период от време. Например рискът да си изкълчите глезена зависи не само от последното изкълчване, но и от предишните."

Справка: “A More Realistic Earthquake Probability Model Using Long‐Term Fault Memory” by James S. Neely, Leah Salditch, Bruce D. Spencer and Seth Stein, 27 December 2022, Bulletin of the Seismological Society of America.
DOI: 10.1785/0120220083

Източник: Revolutionizing Disaster Prevention: New Earthquake Prediction Model Unveiled by Scientists
Northwestern University