Halvtreds simuleringer af Really Big One viser, hvordan et 9.0 Cascadia-jordskælv kunne udspille sig

Et af de værste mareridt for mange indbyggere i Pacific Northwest er et stort jordskælv langs Cascadia Subduction Zone offshore, som ville udløse skadelige og sandsynligvis dødelige rysten i kystnære Washington, Oregon, British Columbia og det nordlige Californien.

Sidste gang dette skete var i 1700, før seismiske instrumenter var rundt for at optage begivenheden. Så hvad der vil ske, når den brister næste gang, er stort set ukendt.

Et forskningsprojekt fra University of Washington, præsenteres den 24. oktober ved Geological Society of Americas årlige møde i Seattle, simulerer 50 forskellige måder, som et jordskælv med en styrke på 9,0 på Cascadia-subduktionszonen kunne udfolde sig.

"Der havde kun været en håndfuld detaljerede simuleringer af et Cascadia-jordskælv med en styrke på 9, og det var svært at vide, om de viste hele rækken, " sagde Erin Wirth, der ledede projektet som UW postdoc forsker i jord- og rumvidenskab. "Med blot et par simuleringer vidste du ikke, om du så en best-case, et worst-case eller et gennemsnitsscenarie. Dette projekt har virkelig givet os mulighed for at være mere sikre på at sige, at vi ser hele spektret af muligheder."

Ud for Oregon og Washingtons kyster, Juan de Fuca oceaniske plade bevæger sig langsomt under den nordamerikanske plade. Geologiske spor viser, at det sidst stødte og udløste et stort jordskælv i 1700, og at det gør det nogenlunde en gang hvert 500. år. Det kan ske enhver dag.

Wirths projekt kørte simuleringer ved hjælp af forskellige kombinationer for tre nøglefaktorer:jordskælvets epicenter; hvor langt inde i landet vil jordskælvet bryde; og hvilke dele af fejlen, der vil generere den kraftigste rystelse.

Resultater viser, at intensiteten af ​​rystelser kan være mindre for Seattle, hvis epicentret er ret tæt på under byen. Fra det udgangspunkt, seismiske bølger vil stråle væk fra Seattle, sender de største rystelser i bruddets bevægelsesretning.

"Overraskende nok, Seattle oplever mindre alvorlige rystelser, hvis epicentret er placeret lige under spidsen af ​​det nordvestlige Washington, " sagde Wirth. "Årsagen er, fordi bruddet forplanter sig væk fra Seattle, så det påvirker steder offshore mest. Men når epicentret er placeret ret langt ude fra kysten, bruddet rejser ind i landet, og al den stærke jordrystning hober sig op på vej til Seattle, for at gøre rystelsen i Seattle meget stærkere."

Forskningsindsatsen startede med at fastslå, hvilke faktorer der har størst indflydelse på mønsteret af jordrystelser under et Cascadia-jordskælv. En, selvfølgelig, er epicentret, eller mere specifikt "hypocenteret, " som lokaliserer jordskælvets startpunkt i det tredimensionelle rum.

En anden faktor, de fandt at være vigtig, er, hvor langt inde i landet fejlen glider. Et jordskælv med en styrke på 9,0 vil sandsynligvis give efter langs hele den nord-sydlige udstrækning af subduktionszonen, men det er ikke velkendt, hvor langt mod øst det rysteproducerende område vil strække sig, nærmer sig området under større byer som Seattle og Portland.

Den tredje faktor er en ny idé vedrørende en subduktionszones klæbrighed. Jordskælvsforskere er blevet opmærksomme på vigtigheden af ​​"klæbende punkter, " eller områder mellem pladerne, der kan fange og generere mere rystelser. Dette er stadig et område af aktuel forskning, men sammenligninger af forskellige seismiske stationer under Chile-jordskælvet i 2010 og Tohoku-jordskælvet i 2011 viser, at nogle dele af forkastningen udløste kraftigere rystelser end andre.

Wirth simulerede et jordskælv med en styrke på 9,0, omkring midten af ​​rækken af ​​skøn for størrelsen af ​​jordskælvet 1700. Hendes 50 simuleringer brugte variabler, der spænder over realistiske værdier for dybden af ​​slip, og havde tilfældigt placerede hypocentre og klæbrige punkter. Højopløsningssimuleringerne blev kørt på supercomputere ved Pacific Northwest National Laboratory og University of Texas, Austin.

Samlet set, resultaterne bekræfter, at kystområder ville blive hårdest ramt, og steder i sedimentfyldte bassiner som downtown Seattle ville ryste mere end hårdt, klippefyldte bjergtoppe. Men inden for den generelle ramme, billedet kan variere meget; afhængigt af scenariet, intensiteten af ​​rystning kan variere med en faktor på 10. Men ingen af ​​billederne er rosenrøde.

"Vi finder en stor forstærkning af jordrystning ved Seattle-bassinet, " sagde samarbejdspartner Art Frankel, en US Geological Survey seismolog og tilknyttet fakultetsmedlem ved UW. "Den gennemsnitlige varighed af stærke rysten i Seattle er omkring 100 sekunder, omkring fire gange så lang tid som fra jordskælvet i Nisqually i 2001."

Forskningen blev udført som en del af M9-projektet, en National Science Foundation-finansieret indsats for at finde ud af, hvordan et jordskælv med en styrke på 9 kan se ud i Pacific Northwest, og hvordan folk kan forberede sig. To publikationer bliver gennemgået af USGS, og ingeniører bruger allerede simuleringsresultaterne til at vurdere, hvor høje bygninger i Seattle kan reagere på det forudsagte mønster af rystelser.

Som ny medarbejder i USGS, Wirth vil nu bruge geologiske spor til at indsnævre de mulige jordskælvsscenarier.

"Vi har identificeret, hvilke parametre vi synes er vigtige, " sagde Wirth. "Jeg tror, ​​der er en fremtid i at bruge geologiske beviser til at begrænse disse parametre, og måske forbedre vores estimat af seismisk fare i det nordvestlige Stillehav."