Satellitbaseret system til tidlig varsling af jordskælv testet mod chilenske store jordskælv

Forskere, der testede et satellitbaseret jordskælvsvarslingssystem udviklet til den amerikanske vestkyst, fandt ud af, at systemet klarede sig godt i en "gentagelse" af tre store jordskælv, der fandt sted i Chile mellem 2010 og 2015. Deres resultater, rapporteret i journalen Seismologiske forskningsbreve , tyder på, at et sådant system kunne give tidlige advarsler om jordrystelser og tsunamier for Chiles kystsamfund i fremtiden.

Det tidlige varslingsmodul, kaldet G-FAST, bruger jordbevægelsesdata målt af Global Navigation Satellite Systems (GNSS) til at estimere størrelsen og epicentret for store jordskælv - de på størrelsesordenen 8 og derover. Disse store jordskælv finder ofte sted ved subduktion af tektoniske pladegrænser, hvor en plade støder ind under en anden plade, som det er tilfældet ud for Chiles kyst og det nordvestlige stillehav i USA.

Ved at bruge data indsamlet af Chiles mere end 150 GNSS-stationer, Brendan Crowell fra University of Washington og hans kolleger testede G-FAST's ydeevne mod tre store megathrust jordskælv i landet:2010 magnituden 8,8 Maule, 2014 størrelse 8.2 Iquique, og Illapel-jordskælvene i 2015 med en styrke på 8,3.

G-FAST var i stand til at give størrelsesestimater mellem 40 og 60 sekunder efter oprindelsestidspunktet for alle tre jordskælv, giver størrelsesestimater, der var inden for 0,3 enheder af de kendte størrelser. Systemet leverede også estimater af epicentret og fejlglidningen for hvert jordskælv, der stemte overens med de faktiske målinger, og var tilgængelige 60 til 90 sekunder efter hvert jordskælvs oprindelsestidspunkt. "Vi var overraskede over, hvor hurtigt G-FAST var i stand til at konvergere til de korrekte svar, og hvor præcist vi var i stand til at karakterisere alle tre jordskælv, " sagde Crowell.

De fleste systemer til tidlig varsling af jordskælv måler egenskaber ved seismiske bølger for hurtigt at karakterisere et jordskælv. Disse systemer kan ofte ikke indsamle nok information til at bestemme, hvordan et stort jordskælv vil vokse, og kan som følge heraf undervurdere jordskælvets størrelse - et problem, der kan undgås med satellitbaserede systemer såsom G-FAST.

Det er svært at teste disse typer tidlige varslingssystemer, Crowell bemærkede, fordi jordskælv med en styrke på 8+ er relativt sjældne. "Vi besluttede at se på de chilenske jordskælv, fordi de omfattede flere jordskælv med en styrke på 8, optaget med et fremragende og konsistent GNSS-netværk. Derved, vi ville være i stand til bedre at kategorisere styrker og svagheder i G-FAST. "

De chilenske tests vil spille en rolle i at videreudvikle G-FAST til brug i USA, hvor Crowell og kolleger har arbejdet på at inkludere det i prototypen for jordskælvs tidlige varslingssystem kaldet ShakeAlert, opererer nu i Californien, Oregon og Washington. De chilenske jordskælv, Crowell sagde, repræsenterer omkring halvdelen af ​​hændelser i størrelsesorden 8 i det registrerede katalog over jordskælv, der bruges til at teste G-FAST og andre geodætiske algoritmer til inklusion i ShakeAlert.

Ti jordskælv på 8 eller derover har fundet sted langs den chilenske kyst i de sidste 100 år, inklusive jordskælvet i Valdivia i 1960 med en styrke på 9,5, som er det største jordskælv registreret af instrumenter. "Faren på grund af disse store begivenheder er velkendt og forstået, "i Chile, skrev Sergio Eduardo Barrientos fra Universidad de Chile, i et andet papir offentliggjort i denne uge i SRL. "Returperioder for begivenheder i størrelsesorden 8 og derover er i størrelsesordenen 80 til 130 år for en given region i Chile, men omkring en snes år, når landet betragtes som en helhed."

Efter jordskælvet i Maule i 2010, landet begyndte at installere et netværk af digitale bredbåndsseismiske stationer og jordbevægelsesstationer, Global Positioning System-stationer, og GNSS-stationer for at give nøjagtige oplysninger til tsunamiadvarsler og skadevurdering. Siden 2012 har Centro Sismológico Nacional ved Universidad de Chile har drevet mere end 100 stationer, og er for nylig begyndt at betjene næsten 300 accelerometre med kraftig bevægelse, der måler jordrystelser.

I et tredje papir offentliggjort i SRL, Felipe Leyton fra Universidad de Chile og kolleger analyserer data indsamlet fra 163 af disse stærke bevægelsesstationer for at lære mere om de lokale betingelser for underliggende sten og jord i disse områder. Forholdene på stedet kan ændre rystelsen af ​​store jordskælv og kontrollere skaderne på bygninger og anden infrastruktur forårsaget af rystelsen. Den nye undersøgelse "giver os en unik mulighed for at forbedre vores viden om opførsel af jordaflejringer under jordskælv, især i urbaniserede områder, "skriver Leyton og kolleger, som siger, at dataene kan bruges til at forbedre bygningsdesign og -koder.