Pladetektonisk observatorium for at skabe seismisk skift i jordskælvsforskning

Vi vil måske aldrig helt kunne forudsige jordskælv som dem, der ramte det centrale Italien i 2016, men vi kunne bedre vurdere, hvordan de kommer til at spille ud ved at samle data fra forskellige videnskabelige områder i et nyt europæisk observatorium, siger videnskabsmænd.

I 2016 og begyndelsen af ​​2017 en række store jordskælv rystede det centrale Italien. I bjergbyen Amatrice, et jordskælv med en styrke på 6,2 ødelagde byen og kostede næsten 300 mennesker livet, med flere hundrede sårede.

Richard Walters, en assisterende professor ved Institut for Jordvidenskab ved Durham University, Storbritannien, har studeret en række datasæt for at forstå, hvordan disse jordskælv udspillede sig. Han og hans kolleger fandt ud af, at et netværk af underjordiske forkastninger betød, at der var en række seismiske hændelser snarere end ét større jordskælv – et fund, der kunne hjælpe videnskabsmænd med at forudsige, hvordan fremtidige seismiske hændelser udvikler sig.

"Vi var kun i stand til at opnå dette ved at analysere et stort udvalg af datasæt, " sagde Dr. Walters. Disse omfattede kataloger over tusindvis af små efterskælv, kort over jordskælvsbrud målt af geologer, der klatrer over italienske bakkeskråninger, GPS-baserede jordbevægelsesmålinger, data indsamlet af en satellit hundreder af kilometer op, og seismologiske data fra et globalt netværk af instrumenter.

"Mange af disse datasæt eller forarbejdede produkter blev generøst delt af andre videnskabsmænd gratis, og var grundlæggende for vores resultater, " sagde han. "Det er sådan, vi gør store fremskridt."

I øjeblikket, denne type forskning kan stole på at have et stærkt netværk af kontakter og stille dem uden dem. Det er her et nyt initiativ kaldet European Plate Observing System (EPOS), skal lanceres i 2020, kommer ind.

Målet er at skabe et onlineværktøj, der samler dataprodukter og viden i et centralt knudepunkt på tværs af solide geovidenskabelige discipliner.

"Ideen er, at en videnskabsmand kan gå til EPOS-portalen, hvor de kan finde et depot med alle jordskælvsbrudsmodeller, historiske jordskælvsdata og stammekort, og bruge disse data til at lave en fortolkningsmodel, " sagde professor Massimo Cocco, projektets koordinator.

"En videnskabsmand studerer et jordskælv, en vulkan, en tsunami, og så videre, skal være i stand til at få adgang til meget forskellige data genereret af forskellige fællesskaber."

Mosaik

I øjeblikket, resultater om solid jordvidenskab i europæisk målestok er spredt blandt en mosaik af hundredvis af forskningsorganisationer. Udfordringen er at inkorporere en række tilgængelig information fra mange forskellige videnskabelige områder, ved at bruge en kombination af realtid, historiske og fortolkende data.

EPOS vil integrere data fra 10 områder inden for geovidenskab, herunder seismologi, geodæsi, geologiske data, vulkan observationer, satellitdataprodukter og menneskeskabte – eller menneskepåvirkede – farer.

Det vil hjælpe med at bygge videre på den type dataintegration, der skete efter Amatrice-skælvet, hvor den ledende organisation bag EPOS – Italiens Nationale Institut for Geofysik og Vulkanologi (INGV) – var involveret i at koordinere og fremme datadeling.

Dette inkluderede realtidsdata fra midlertidige sensorinstallationer, samt seismiske farekort, satellitdataprodukter og geofysiske data – hvilket fører til en første model af jordskælvets årsagskilde inden for 48 timer for at hjælpe med nødplanlægning.

Indtil nu, en prototype af portalen er blevet udviklet, og den vil nu blive testet af brugerne i løbet af det kommende år for at sikre, at den opfylder behovene.

Dr. Walters sagde, at EPOS er lige til tiden. "Projekter som EPOS er særligt aktuelle og værdifulde lige nu, da mange af de underdiscipliner, der udgør solid jord geovidenskab, går ind i big datas æra, " han sagde.

Eyjafjallajökull

Udbruddet af den islandske vulkan Eyjafjallajökull i 2010 fremhæver et andet problem, som EPOS håber at forbedre – udfordringen med koordinering på tværs af grænser. Selvom denne begivenhed ikke kostede menneskeliv, det havde en meget bredere indflydelse i Europa, fører til, at flyvninger bliver sat på fly i hele regionen og koster flyselskaberne anslået 1,3 milliarder euro.

I sådanne tilfælde, sagde prof. Cocco, det hjælper at kende faktorer som askens sammensætning, noget, der påvirker, hvordan en fane rejser sig, men som ikke nødvendigvis indgår i meteorologernes modeller. Den viden kunne opnås gennem adgang til vulkanologiske data, og bruges også af luftfartsmyndigheder og luftfartsselskaber, potentielt at designe systemer til at beskytte motorer.

Prof. Cocco sagde, at ideen er, at EPOS også kan bruges af mennesker uden for forskningssamfundet til at "øge samfundets modstandsdygtighed over for geofarer." En ingeniør eller organisation kan bruge data om jordrystelser eller jordskælv for at hjælpe med sikker udnyttelse af ressourcer eller vurdere risici ved at bygge et atomkraftværk, for eksempel.

Ud over, Målet er at gøre det lettere for studerende eller unge forskere at fortolke data gennem værktøjer, software, selvstudier og opdagelsestjenester, frem for kun at have adgang til rådata. "Ellers, du giver kun anvendelighed til dygtige videnskabsmænd, " sagde prof. Cocco. "Dette, til mig, er den eneste måde at opnå åben videnskab på."

På nuværende tidspunkt EPOS-fællesskabet omfatter omkring 50 partnere i 25 europæiske lande, med hundredvis af forskningsinfrastrukturer, institutter og organisationer, der leverer data. Organisationen har bl. i mellemtiden, indsendt en endelig ansøgning om at blive en juridisk enhed kendt som et European Research Infrastructure Consortium (ERIC), med en beslutning om oprettelse af ERIC, der forventes inden for de næste to måneder. Denne officielle status vil fremme integrationen med andre nationale og europæiske organisationer, og har fordele ved tildeling af midler, sagde prof. Cocco.

Professor Giulio Di Toro, en strukturel geolog ved University of Padova i Italien, sagde, at det er fantastisk at have denne type hub til at samle information og forbedre adgangen, men også vigtigt at sikre, at det ikke fører til øget bureaukrati. Hvis institutioner støder på finansieringsproblemer, det kan også udgøre en udfordring for deres evne til at dele data, han tilføjede:"Hvis du i nogle år ikke får tilskud, du vil ikke producere data til at dele."

I mellemtiden Dr. Walters ser en positiv ånd afspejlet i denne type initiativer. "Mens politikere i Europas nuværende klima måske sætter grænser, " han sagde, 'Forskere i de samme lande forsøger endnu hårdere at nedbryde nationale barrierer, og arbejder sammen om at bygge noget bedre for alle."