Brug af en metode fra Wall Street til at spore langsom glidning af jordskorpen

Aktiehandlere har længe brugt specialiserede trackere til at beslutte, hvornår de skal købe eller sælge en aktie, eller når markedet begynder at lave et pludseligt sving. En ny undersøgelse fra University of Washington viser, at den samme teknik kan bruges til at detektere gradvis bevægelse af tektoniske plader, det, der kaldes "slow slip" jordskælv. Disse bevægelser frigiver ikke skadelige mængder af seismisk energi, men videnskabsmænd er lige begyndt at forstå, hvordan de kan være forbundet med den store.

En ny teknik kan hurtigt lokalisere langsomme slip fra en enkelt Global Positioning System-station. Det låner finansindustriens relative styrkeindeks, et mål for, hvor hurtigt en akties pris ændrer sig, at detektere langsomme glid inden for en række af GPS-observationer.

Avisen blev offentliggjort i december i Journal of Geophysical Research:Solid Earth .

"Jeg har altid haft en interesse for finans, og hvis du går til et aktiekursus-websted, er der alle disse forskellige indikatorer, " sagde hovedforfatter Brendan Crowell, en UW-forsker i jord- og rumvidenskab. "Dette særlige indeks skilte sig ud i sin brugervenlighed, men også at det ikke behøvede nogen information - som lagervolumen, volatilitet eller andre udtryk – udover den enkelte linje af data, som den analyserer for usædvanlig adfærd."

Undersøgelsen tester metoden på mere end 200 GPS-stationer, der registrerede langsomme glid mellem 2005 og 2016 langs Cascadia-forkastningszonen, som løber fra det nordlige Californien op til det nordlige Vancouver Island.

"At se på Cascadia-subduktionszonen - som er det mest undersøgte område med langsom slip i verden - var en god måde at validere metoden på, " sagde Crowell.

Resultaterne viser, at denne simple tekniks skøn for størrelsen, varighed og rejsedistance for større hændelser med langsom glid matcher resultaterne af mere udtømmende analyser af observationer langs forkastningen.

Opdaget i begyndelsen af ​​2000'erne, Langsomme glid er en form for stille jordskælv, hvor to plader glider uskadeligt forbi hinanden over uger eller måneder. I Cascadia løber glidningen baglæns fra den typiske bevægelse langs forkastningen. Et langsomt skred øger chancen for et større jordskælv lidt. Det kan også give spor, som videnskabsmænd endnu ikke ved, hvordan de skal dechifrere, til hvad der sker i fysikken ved pladegrænsen.

Regelmæssig jordskælvsovervågning er afhængig af seismometre til at spore jordens rystelser. Det virker ikke til langsomme glid, som ikke frigiver nok energi til at sende energibølger gennem jordskorpen for at nå seismometre.

I stedet, detektion af langsomme slip er afhængig af GPS-data.

"Hvis du ikke har meget seismisk energi, du skal måle, hvad der sker med noget andet. GPS måler direkte Jordens forskydning, " sagde Crowell.

På GPS-stationer, den samme type sensorer, der bruges i smartphones, er fastgjort til stålrør, der er cementeret mindst 35 meter (115 fod, eller omkring 10 etager) til solid rock. Ved at minimere støjen, disse stationer kan registrere millimeterskalaændringer i position ved overfladen, som kan bruges til at udlede bevægelse dybt under jorden.

At bruge disse data til at detektere langsomme glid betyder i øjeblikket at sammenligne forskellige GPS-stationer med kompleks databehandling. Men takket være indsatsen fra aktiehandlere, der hurtigt vil vide, om de skal købe eller sælge, det nye papir viser, at det relative styrkeindeks kan detektere et langsomt glid fra en enkelt af de 213 GPS-stationer langs Cascadia-subduktionszonen.

Den første succes tyder på, at metoden kunne have andre geologiske anvendelser.

"Jeg vil gerne være i stand til at bruge dette til ting ud over langsom slip, " sagde Crowell. "Vi kan måske bruge metoden til at se på de seismiske virkninger af grundvandsudvinding, vulkansk inflation og alle mulige andre ting, som vi måske ikke opdager i GPS-dataene."

Teknikken kunne anvendes på steder, der ikke er så godt undersøgt som Pacific Northwest, hvor geologisk aktivitet allerede overvåges nøje.

"Dette fungerer for stationer over hele verden - på øer, eller områder, der er temmelig tyndt befolkede og ikke har mange GPS-stationer, " sagde Crowell.

I relateret forskning, Crowell har brugt en Amazon Catalyst-bevilling til at integrere GPS, eller geodætisk, data ind i ShakeAlert jordskælvsalarmsystemet. For virkelig store jordskælv, opdage de store, langsom omrystning er ikke så præcis til at lokalisere kilden og størrelsen af ​​jordskælvet. Det er mere præcist at bruge GPS til at registrere, hvor meget jorden faktisk har bevæget sig. Sporing af jordens bevægelse forbedrer også tsunamiadvarsler. Crowell har brugt bevillingen til at integrere GPS-dataene i netværkets realtidsadvarsler, som nu er i begrænset beta-testning.