Hayward fejl jordskælvsimuleringer øger jordbevægelsernes troværdighed

I de næste 30 år, der er en en-i-tre chance for, at Hayward-fejlen brister med et jordskælv på 6,7 eller højere, ifølge United States Geologic Survey (USGS). Et sådant jordskælv vil forårsage omfattende skader på strukturer, transport og forsyningsselskaber, samt økonomisk og social forstyrrelse i East Bay.

Lawrence Livermore (LLNL) og Lawrence Berkeley (LBNL) nationale laboratorieforskere har brugt nogle af verdens mest kraftfulde supercomputere til at modellere jordskælv for et jordskælv (M) på 7,0 på Hayward -fejlen og vise mere realistiske bevægelser end nogensinde før. Forskningen vises i Geofysiske forskningsbreve .

Tidligere simuleringer løste jordbevægelser fra lave frekvenser op til 0,5-1 Hertz (vibrationer pr. Sekund). De nye simuleringer løses op til 4-5 Hertz (Hz), repræsenterer en fire til otte gange stigning i de opløste frekvenser. Bevægelser med disse frekvenser kan bruges til at evaluere, hvordan bygninger reagerer på rystelser

Simuleringerne er afhængige af det LLNL-udviklede seismiske simuleringsprogram SW4 og den nuværende bedste repræsentation af den tredimensionelle (3-D) jord (geologi og overfladetopografi fra USGS) til at beregne seismisk bølgegrund i hele San Francisco Bay Area. Resultaterne er, gennemsnitlig, i overensstemmelse med modeller baseret på faktiske registrerede jordskælvsbevægelser fra hele verden.

"Denne undersøgelse viser, at kraftfuld supercomputing kan bruges til at beregne jordskælvsrystelser på en stor, regional skala med mere realisme, end vi nogensinde har været i stand til at producere før, "sagde Artie Rodgers, LLNL seismolog og hovedforfatter af papiret.

Hayward-fejlen er en stor strejkefejl på den østlige side af Bay Area. Denne fejl er i stand til M 7 jordskælv og udgør en betydelig jordbevægelsesfare for den stærkt befolkede East Bay, herunder byerne Oakland, Berkeley, Hayward og Fremont. Det sidste store brud fandt sted i 1868 med en M 6,8-7,0 hændelse. Instrumentale observationer af dette jordskælv var ikke tilgængelige på det tidspunkt. Imidlertid, historiske rapporter fra de få tusinde mennesker, der boede i East Bay dengang, tyder på store skader på strukturer.

Den nylige undersøgelse rapporterer jordbevægelser simuleret for et såkaldt scenarie-jordskælv, en af ​​mange muligheder.

"Vi forventer ikke at forudsige detaljerne ved rystelser fra et fremtidigt M 7 Hayward fejl jordskælv, men denne undersøgelse viser, at fuldt deterministiske 3D-simuleringer med frekvenser op til 4 Hz nu er mulige. Vi får god overensstemmelse med ground motion -modeller, der stammer fra faktiske optagelser, og vi kan undersøge virkningen af ​​kilde, sti og stedseffekter på jordbevægelser, "Sagde Rodgers.

Da disse simuleringer bliver lettere med forbedringer i SW4 og computerkraft, holdet vil prøve en række mulige brud og undersøge, hvordan bevægelser varierer. Teamet arbejder også på forbedringer af SW4, der muliggør simuleringer til 8-10 Hz for endnu mere realistiske bevægelser.

For beboere i East Bay, simuleringerne viser specifikt stærkere jordbevægelser på den østlige side af fejlen (Orinda, Moraga) sammenlignet med den vestlige side (Berkeley, Oakland). Dette skyldes forskellige geologiske materialer - dybe svagere sedimentære sten, der danner East Bay Hills. Evaluering og forbedring af 3D-jordmodellen er genstand for aktuel forskning, for eksempel ved hjælp af 4. januar, 2018 M 4,4 Berkeley jordskælv, der blev bredt mærket omkring den nordlige Hayward -fejl.

Ground -motion -simuleringer af store jordskælv vinder accept, da beregningsmetoder forbedres, edb-ressourcer bliver mere kraftfulde, og repræsentationer af 3-D jordstruktur og jordskælvskilder bliver mere realistiske.

Rodgers tilføjer:"Det er vigtigt at demonstrere, at højtydende computersimuleringer kan generere realistiske resultater, og vores team vil arbejde med ingeniører for at evaluere de beregnede bevægelser, så de kan bruges til at forstå den resulterende fordeling af risiko til infrastruktur og i sidste ende til at designe sikrere energisystemer, byggerier og anden infrastruktur. "