Jordskælv, orkaner og andre naturkatastrofer adlyder samme matematiske mønster

At spore omfanget af adskillige katastrofale naturbegivenheder og tegne en grafik af, hvor mange episoder af hver har fundet sted gennem historien, giver et resultat, som ikke kan ignoreres. Tværtimod, hvad grafikken afslører er en meget defineret kurve, der heldigvis viser, at jo stærkere evnen til at ødelægge, jo sjældnere forekommer episoden. For eksempel, meget få jordskælv er ødelæggende, men små jordskælv forekommer ofte, de fleste af dem er så svage, at folk ikke opfatter dem, og de opdages kun af meget følsomme sensorer. Disse oplysninger er afgørende ved beregning af eventuelle tilknyttede risici.

Imidlertid, denne afhængighed er ikke altid så indlysende, og den tilpasser sig heller ikke til den samme matematiske funktion, især ved større arrangementer. Álvaro Corral og Álvaro González, forskere ved Center for Matematisk Forskning (CRM) og UAB Institut for Matematik, har udført den mest præcise statistiske analyse, der eksisterer på nuværende tidspunkt af hele sæt af naturfænomener, der er i stand til at forårsage katastrofer:jordskælv, orkaner, skovbrand, meteoritnedslag, voldsomme regnskyl og landsynkning forårsaget af karstfænomener (hvor grundvand eroderer sten).

Efter at have analyseret data fra tusindvis af forskellige episoder af hvert af disse naturfænomener, forskere var i stand til at bruge en samme matematisk teknik til at beskrive funktionerne relateret til hyppigheden af ​​disse fænomener og værdien af ​​deres størrelse eller størrelse. De fleste af dem er styret af magtloven, hvor hændelser forekommer hyppigere, jo mindre de er, uden nogen definition af en "normal" eller typisk størrelse.

Alligevel, hyppigheden af ​​andre begivenheder, såsom skovbrande, følger en anden matematisk fordeling, kendt som lognormalfordelingen, uanset om det er små episoder eller ødelæggende brande, som kan brænde op til hundredtusindvis af hektar jord.

Undersøgelsen gjorde det muligt at specificere præcis, hvordan disse funktioner tilpasses i hvert enkelt tilfælde, og om de fortsat er gyldige eller ej for grænsetilfælde (f.eks. ekstremt store begivenheder), med det formål at bruge de samme mønstre til at beskrive begivenheder af mange forskellige størrelser og også af meget forskellig oprindelse.

"Takket være denne undersøgelse vil der være en forbedring i risikovurderingen af ​​katastrofale hændelser, der finder sted i forskellige dele af verden, afhængigt af det historiske register for hver region, "Álvaro Corral bekræfter.

Forskerne finder det bemærkelsesværdigt, at så forskellige naturfænomener følger en magtlovsfordeling. Ifølge Corral, "nogle fortolkninger peger på, at dette sker, når fænomenet viser, hvad der kaldes en 'lavine'-adfærd, hurtigt at frigive energi, den har akkumuleret over tid; men der er stadig meget, der skal undersøges på dette område. "

For eksempel, skovbrande er en undtagelse fra reglen, da de også kunne defineres som 'laviner', der pludselig frigiver energi, der er akkumuleret i form af biomasse. "Vi ved ikke i detaljer, hvorfor nogle 'lavine'-fænomener følger en lognormal fordeling, og dette modsiger faktisk tidligere undersøgelser. Bedre fysiske modeller vil være nødvendige for at forklare størrelsen på disse processer, " påpeger forfatterne.

Forskningen, offentliggjort for nylig i tidsskriftet Jord- og rumvidenskab , blev dirigeret af Álvaro Corral, forsker ved Center for Matematisk Forskning (CRM) og UAB Institut for Matematik, Barcelona Graduate School of Mathematics og Complexity Science Hub Wien, i samarbejde med Álvaro González, også fra Center for Matematisk Forskning (CRM).