Tidligere uerkendt tsunamifare identificeret i kystbyer

En ny undersøgelse fandt oversete tsunamifarer relateret til undersøiske, kystnære slag-slip forkastninger, især for kystbyer ved siden af ​​fejl, der krydser indre bugter. Flere områder rundt om i verden kan falde ind under denne kategori, inklusive San Francisco Bay-området, Izmit-bugten i Tyrkiet og Al-Aqaba-bugten i Egypten.

Undersøgelsen ledet af University of Illinois Urbana-Champaign civil- og miljøingeniør professor Ahmed Elbanna og professor Ares Rosakis fra California Institute of Technology brugte Blue Waters supercomputer ved National Center for Supercomputing Applications til at modellere tsunamifarer relateret til skrid-slip-fejl omkring jordkloden. Resultaterne er offentliggjort i Proceedings of the National Academy of Sciences .

"Når vi så store tsunamier udløst af jordskælv langs forkastninger, folk antog, at jordskælvet måske havde forårsaget et undersøisk jordskred, fortrænge vand på den måde, " sagde Rosakis.

Forskerne sagde, at der eksisterer en slag-slip-fejl, når to stenblokke på forkastningslinjen glider vandret forbi hinanden. San Andreas-forkastningen er et eksempel på en skrid-slip-fejl.

I september 2018, et moderat jordskælv med en styrke på 7,5 og en uventet kraftig tsunami fejede gennem Palu, en by beliggende på den indre side af Palu Bay på den indonesiske ø Sulawesi. Jordskælvet fandt sted langs en nordvest-sydøstlig trend, der løber gennem byen og dykker ned under bugten langs Palus nordvestlige kyst.

"Det så ud som om en bulldozer var kommet ind og jævnede byen med jorden, " sagde medforfatter Costas Synolakis, præsidenten for Athens College og professor i civilingeniør ved University of Southern California, som undersøgte området efter den ødelæggende begivenhed. "Det er derfor, det er så vigtigt, at vi forsøger at forstå, hvad der virkelig skete."

Der findes undersøgelser, der undersøger sammenhænge mellem forkastninger og tsunamier. Imidlertid, de fokuserer på specifikke fejlsystemer eller geografiske placeringer, slører de komplekse detaljer i fejlgeometrien og batymetrien, undersøgelsen rapporterer.

"Det unikke ved vores undersøgelse er, at i stedet for at overveje en stedsspecifik begivenhed, vi fokuserede på det grundlæggende i et skridende fejlsystem, der interagerer inden for grænserne af en smal bugt, " sagde Elbanna. "Vi valgte at simulere en meget grundlæggende plan forkastning, der passerer gennem en meget forenklet glatbundet bugt, ligner et badekar. At have denne forenklede basismodel giver os mulighed for at generalisere til ethvert sted på planeten, der kan være i fare."

Intersoniske jordskælv er fejlbrud, der sker så hurtigt, at deres bevægelse overgår de seismiske forskydningsbølger, de genererer - som et lydboom, men med stødbølgen, der bevæger sig gennem jordskorpen. Simuleringerne viste, at intersoniske jordskælv kan give nok energi og store nok vandrette forskydninger til at udløse store tsunamibølger.

Når sådanne jordskælv opstår i en smal bugt, forskerne rapporterede om tre forskellige faser, der kan føre til en tsunami:den indledende fejlbevægelse og chokbølge, der forårsager næsten øjeblikkelige rystelser af kystlandet; forskydning af vand, mens jordskælvet finder sted; og tyngdekraftsdrevet bevægelse af tsunamibølgen, efter at jordbevægelsen er aftaget, der fører bølgen til kysten.

"Hver af disse faser vil have en forskellig effekt afhængigt af den unikke geografi af det omgivende land og bugtens batymetri, " sagde Elbanna. "Og, i modsætning til jordskælvene og den efterfølgende vandforskydning, der forekommer mange miles offshore, et jordskælv og tsunami, der finder sted inden for en bugts snævre rammer, vil give meget kort varslingstid for kysten."

Elbanna sammenligner effekten af ​​vandrette slag-slip fejlforskydninger til at holde en vandkopp i hånden og ryste den vandret.

"Den skvulpende bevægelse er et resultat af den vandrette rystelse. Når et jordskælv opstår langs en forkastning i en smal bugt, den vandrette jordbevægelse skubber og trækker bugtens grænser, hvilket fører til forskydning af vand i lodret retning og initiering af tsunamien, " han sagde.

"Den fysikbaserede model, der bruges i denne undersøgelse, giver kritisk indsigt i faren forbundet med skrid-slip-fejl, især, behovet for at tage højde for en sådan risiko for at afbøde fremtidige skader på andre bugter, der gennemløbes af skridsikker fejl, " sagde Illinois kandidatstuderende Mohamed Abdelmeguid, som udførte simuleringerne sammen med den tidligere kandidatstuderende Xiao Ma, i øjeblikket seniorforsker hos Exxon Mobil.

De udsatte områder identificeret af teamet - det nordlige Californien, Tyrkiet og Egypten - har tidligere oplevet intersoniske jordskælv, og forskerne anbefaler, at man genbesøger tsunamifarevurderingen af ​​undervands-forkastninger, især dem, der krydser smalle bugter.

"Det ligner måske ikke tsunamiscenen fra Dwayne Johnsons "San Andreas' film, men tsunamirisikoen for det nordlige Californien og flere steder i hele verden skal ses seriøst op igen, " sagde Elbanna.