Jordskælv, netværk og det vanskelige emne med forudsigelse af jordskælv

Et af målene med jordskælvsforskning er at give advarsler, der kan afbøde virkningerne af en katastrofe. På nuværende tidspunkt er disse forsøg begrænset til langdistanceadvarsler, som estimerer risikoen for betydelige skader over en periode på år eller årtier, og til meget kortdistanceadvarsler i størrelsesordenen nogle få sekunder.

Men advarsler af høj kvalitet om, at et jordskælv er nært forestående inden for de næste par dage eller uger - en periode, der kan tillade evakuering i stor skala - undgår stadig jordskælvsforskere.

Det kan være, at den slags advarsler i princippet ikke er mulige. Men det har ikke stoppet forskerne i at lede. Studiet af jordskælv afslører alle slags skjulte mønstre i den måde, de opstår på. Meget af dette arbejde har sammenlignet egenskaberne ved specifikke jordskælv i sig selv, ting som deres størrelse og tiden mellem på hinanden følgende jordskælv.

Dette har været givende og afsløret alle slags magtlove, der styrer ting som antallet af hændelser af en bestemt størrelse og forskellen mellem hovedchokket og dets største efterskælv.

Men ingen af ​​disse mønstre har endnu vist sig at være særligt nyttige til forudsigelser på skalaen af ​​dage eller uger. Måske, siger optimisterne, er det eneste, der skal til, en ny måde at tænke jordskælv på.

I dag præsenterer Gene Stanley og venner på Boston University netop sådan en ny tilgang. I stedet for at studere egenskaberne ved individuelle jordskælv, har disse fyre sammenlignet mønstrene for jordskælv på forskellige steder i Japan. De opretter derefter et netværk, hvor de forbinder steder med lignende mønstre (se billedet ovenfor).

Det kunne vise sig at være en stærk tilgang. En af grundene til, at jordskælvsvidenskaben er så kompleks, er, at fremtidige jordskælv i høj grad afhænger af historien om jordskælv på det sted.

For at forstå hvorfor er en god analogi med skovbrande, som også følger en magtlov i deres størrelsesfordeling. Det er indlysende, at størrelsen af ​​en skovbrand ikke afhænger af størrelsen af ​​den tændstik, der starter den. I stedet bestemmes måden, hvorpå ilden spreder sig, i høj grad af netværket af forbindelser mellem træerne. Hvis der ikke er forbindelse, kan ilden ikke brede sig.

Så størrelsen af ​​en skovbrand afhænger i høj grad af trævækstens historie (noget der kunne måles i princippet, men ikke i praksis).

Mange seismologer mener, at en lignende proces forklarer størrelsesfordelingen af ​​jordskælv. Et jordskælv bliver stort, hvis netværket af fejl i det øjeblik, det begynder, tillader det at sprede sig. Så størrelsen af ​​et jordskælv afhænger af fejlnettets historie.

Men selvom denne netværkstilgang har revolutioneret ideer om, hvordan jordskælv opstår, har den ikke gjort meget for forudsigelse af jordskælv på dagsskalaen.

Selvfølgelig har seismologer længe undersøgt, om regioner med lignende fortid vil have lignende fremtid. På fysikkens sprog ønsker disse fyre at vide, om tidsrækken af ​​begivenheder i fortiden er en forudsigelse af tidsrækken i fremtiden.

Svaret er et kvalificeret ja. Hvis du bor i en region, der tidligere har oplevet store jordskælv, er det en god idé, at du får dem i fremtiden. Dataene tillader dog ikke forudsigelser på den skala, vi er interesseret i her.

Hvad Stanley og co har gjort, er at anvende en netværkstilgang til studiet af disse tidsserier. Så de har identificeret regioner i Japan med lignende jordskælvshistorier og derefter kortlagt, hvordan disse områder er forbundet med hinanden geografisk.

Resultatet er et netværk, der afspejler den geografiske struktur af den fejlzone, den beskriver. Det er aldrig blevet gjort før ved hjælp af netværksvidenskab.

Spørgsmålet, det rejser, er selvfølgelig, om en netværkstilgang til jordskælvshistorier vil være mere forudsigelig end den traditionelle analyse af tidsserier.

Stanley og co rejser ideen om at forbedre forudsigelse af jordskælv tidligt i deres papir, men de undgår flittigt at diskutere, hvilken indflydelse deres tilgang kan have på jordskælvsprognoser.

Det er en undladelse, der taler meget. Men denne tilgang kan stadig hjælpe med at afklare og afsløre andre hemmeligheder inden for jordskælvsvidenskab.

Ref: arxiv.org/abs/1105.3415 : Jordskælvsnetværk baseret på lignende aktivitetsmønstre

skjule