Вчені оприлюднили нову модель прогнозування землетрусів

Дослідники Північно-Західного університету опублікували дослідження, яке може допомогти вирішити одну з головних проблем сейсмології — передбачити, коли наступний великий землетрус станеться на розломі. Сейсмологи традиційно вважали, що сильні землетруси на розломах відбуваються регулярно і відбуваються через стільки ж часу, скільки й між двома попередніми. Однак Земля не завжди виконує вимоги, оскільки іноді землетруси можуть відбуватися раніше чи пізніше, ніж очікувалося. Досі сейсмологи не могли пояснити цю непередбачуваність.

Тепер вони це роблять. Північно-західна дослідницька група сейсмологів і статистиків розробила модель ймовірності землетрусу, яка є більш повною та реалістичною, ніж наявна на цей час. Замість того, щоб просто використовувати середній час між минулими землетрусами для прогнозування наступного, нова модель враховує конкретний порядок і час попередніх землетрусів. Це допомагає пояснити дивовижний факт, що землетруси іноді відбуваються кластерами — групами з відносно короткими проміжками часу між ними, розділеними довшими періодами без землетрусів.

«Врахування повної історії землетрусів, а не лише середнього за час і часу з моменту останнього, дуже допоможе нам у прогнозуванні майбутніх землетрусів», — сказав Сет Стайн, професор кафедри Землі та планетарних наук Вільяма Дірінга. Вайнбергський коледж мистецтв і наук. «Коли ви намагаєтесь визначити шанси команди на перемогу в грі з м’ячем, ви не хочете дивитися лише на останню гру та довгострокове середнє значення. Також може бути корисним огляд останніх ігор. Тепер ми можемо зробити подібне для землетрусів».

Дослідження нещодавно було опубліковано в Бюлетені Сейсмологічного товариства Америки. Авторами дослідження є Стейн, північно-західний професор Брюс Д. Спенсер і недавній доктор філософії. випускники Джеймс С. Нілі та Лія Солдіч. Стайн є співробітником факультету Північно-Західного інституту політичних досліджень (IPR), а Спенсер є співробітником факультету IPR.

«Землетруси поводяться як ненадійний автобус», — сказав Нілі, який зараз працює в Чиказькому університеті . «Автобус може прибувати кожні 30 хвилин, але іноді він дуже пізно, а іноді занадто рано. Сейсмологи припустили, що навіть якщо землетрус пізній, наступний, швидше за все, не відбудеться раніше. Натомість у нашій моделі, якщо це пізно, тепер більш імовірно, що воно з’явиться незабаром. І чим пізніше буде автобус, тим швидше за ним приїде наступний».

Традиційна модель і нова модель

Традиційна модель, яка використовується після сильного землетрусу в 1906 році, який зруйнував Сан-Франциско, припускає, що повільні рухи вздовж розлому створюють напругу, яка вся вивільняється під час сильного землетрусу. Іншими словами, розлом має лише короткочасну пам’ять — він «пам’ятає» лише останній землетрус і «забув» усі попередні. Це припущення використовується для прогнозування майбутніх землетрусів, а потім для створення карт небезпеки, які передбачають рівень поштовхів, для якого слід проектувати сейсмостійкі будівлі.

Однак «великі землетруси відбуваються не як годинник», — сказав Нілі. «Іноді ми бачимо, як кілька великих землетрусів відбуваються протягом відносно короткого періоду часу, а потім тривалі періоди, коли нічого не відбувається. Традиційні моделі не можуть впоратися з такою поведінкою».

Навпаки, нова модель припускає, що землетрусні розломи розумніші — мають довгострокову пам’ять — ніж припускали сейсмологи. Довгострокова пам’ять про розлом походить від того факту, що іноді землетрус не звільнив усіх навантажень, які накопичилися на розломі з часом, тому деяка частина залишається після сильного землетрусу та може спричинити інший. Це пояснює землетруси, які іноді відбуваються групами.

«Скупчення землетрусів означають, що розломи мають довгострокову пам’ять», — сказав Солдіч, який зараз працює в Геологічній службі США. «Якщо минуло багато часу після сильного землетрусу, то навіть після того, як стався інший, землетрус іноді не стирає «пам’ять» про розлом, залишаючи залишкове напруження та збільшуючи ймовірність повторного. Наша нова модель розраховує ймовірність землетрусу таким чином».

Наприклад, хоча сильні землетруси на ділянці Мохаве розлому Сан-Андреас відбуваються в середньому кожні 135 років, останній стався в 1857 році, лише через 45 років після землетрусу в 1812 році. Хоча цього не можна було очікувати, використовуючи традиційну модель, нова модель показує, що оскільки землетрус 1812 року стався після 304-річної перерви з попереднього землетрусу 1508 року, залишкова напруга спричинила землетрус у 1857 році раніше, ніж у середньому.

«Зрозуміло, що конкретний порядок і час минулих землетрусів мають значення», — сказав Спенсер, професор статистики. «Поведінка багатьох систем залежить від їхньої історії протягом тривалого часу. Наприклад, ризик розтягнення щиколотки залежить не лише від останнього розтягнення, а й від попередніх».