Forudsiger kort over fare for jordskælv større rystelser, end der faktisk fandt sted? Forskning finder uoverensstemmelse

En ny undersøgelse foretaget af forskere og kolleger fra Northwestern University forklarer et gådefuldt problem med kort over fremtidige jordskælvsrystelser, der bruges til at designe jordskælvsbestandige bygninger. Forskningen blev offentliggjort 1. maj i tidsskriftet Science Advances i et papir med titlen "Hvorfor ser seismiske farekort over hele verden ud til at overudsige historiske intensitetsobservationer?"

Selvom seismologer har lavet disse kort i omkring 50 år, ved de meget lidt om, hvor godt de faktisk forudser rystelser, fordi store skadelige jordskælv er sjældne i noget område.

For at lære mere, kompilerede Northwestern-forskerholdet rystedata fra tidligere jordskælv. Disse omfatter CHIMP (California Historical Intensity Mapping Project), som kombinerer data fra seismometre med historiske data (kaldet seismisk intensitet), der måler jordrystelser forårsaget af jordskælv fra, hvordan det påvirkede menneskeskabte strukturer og objekter i jordskælvets område. Intensitetsinformation kan hentes fra fotografier af skader, førstehånds- eller avisberetninger og mundtlig historie.

"Vi fandt et gådefuldt problem," sagde geofysiker Leah Salditch, undersøgelsens hovedforfatter og en nylig Northwestern Ph.D. bestå. "Hazard maps for Californien såvel som Japan, Italien, Nepal og Frankrig så alle ud til at overforudsige de historisk observerede jordskælvs-rystende intensiteter. Farekortene blev lavet af grupper i forskellige lande, men de forudsagde alle større rystelser end observeret."

Ved at analysere de mulige årsager opdagede forskerholdet, at problemet var med de konverteringsligninger, der blev brugt til at sammenligne farekort, der forudsiger fremtidige jordskælv med faktiske rystedata, snarere end systemiske problemer med selve faremodelleringen.

Salditch, som var i forskningsgruppen af ​​medforfatter Seth Stein, William Deering professor emeritus i jord- og planetvidenskab ved Northwestern, er nu en geovidenskabsrisikorådgiver hos Guy Carpenter &Company. Andre Northwestern-forfattere er Molly Gallahue og James Neely, også nyligt ph.d. dimittender fra Steins gruppe.

Seismologer siger ofte, at "jordskælv ikke dræber mennesker, bygninger dræber mennesker" - de fleste dødsfald i et jordskælv er forårsaget af kollapsende bygninger. Som følge heraf er samfundets bedste måde at reducere dødsfald i fremtidige jordskælv ved at opføre bygninger, der skal modstå dem. Men fordi jordskælvsbestandigt byggeri er dyrt, er lokalsamfund nødt til at balancere omkostningerne med andre samfundsmæssige behov. For eksempel kan de beslutte at sætte mere stål i skolebygninger eller ansætte flere lærere.

For at træffe disse svære valg og designe passende, bruger politiske beslutningstagere og ingeniører jordskælvsfarekort, der forudsiger, hvor meget rystelser man kan forvente med en vis sandsynlighed over de mange år, bygninger og andre strukturer vil være i brug. Disse kort er baseret på antagelser om, hvor og hvor ofte jordskælv i området kan forekomme, hvor store de vil være, og hvor meget rystelser de vil forårsage.

Ved at dykke ned i puslespillet om, hvorfor farekort fra fem forskellige lande alle forudsagde større rystelser end observeret, regnede forskerholdet med, at der måtte være et problem med kortene, dataene eller begge dele.

"Vi har set på en række mulige problemer med kortene, inklusive omfanget af jordrystning afhænger af lokal geologi, men ingen af ​​disse var store nok til at forklare problemet," sagde Gallahue.

Hvis problemet ikke var i kortene, var det så i de historiske data?

"Sandsynligvis ikke," sagde medforfatter Susan Hough fra U.S. Geological Survey. "Rystedataene i de forskellige lande blev kompileret ved hjælp af forskellige teknikker, men var alle lavere end kortene forudsagde. Om noget forventes historiske intensiteter at blive oppustet, fordi historiske kilder har en tendens til at understrege de mest dramatiske effekter af rystelser."

Hvis der ikke var problemer med farekortene og rystedataene, hvorfor var de så ikke enige?

"Der er et subtilt problem," sagde medforfatter Norman Abrahamson fra University of California, Berkeley. "Hazard maps er citeret i fysiske enheder, hvorimod intensiteter måles på en anden skala, så det ene skal konverteres til det andet. Det viser sig, at konverteringsligningerne ikke virker så godt til meget kraftige rystelser, så konvertering af kortværdierne overforudsiger intensitetsdataene.

"Problemet er ikke kortene, men i konverteringen," sagde han. "Ændring af konverteringen løser det meste af mistilpasningen mellem kort og data. Desuden burde en bedre beskrivelse af jordens rystelser gøre tingene endnu stærkere."

"Dette er et vigtigt og tilfredsstillende resultat," sagde medforfatter Neely, nu ved University of Chicago. "Kort og data, der tilsyneladende ikke stemte overens, var begge rigtige. Problemet var at sammenligne de to."

"Vi startede dette projekt for 10 år siden og troede, at der kunne være alvorlige problemer med farekortene," sagde Stein. "Nu ser det ud til, at der ikke er noget grundlæggende problem med dem.

"Kort for nogle områder er måske ikke så gode af forskellige årsager," sagde han.

"For eksempel ved vi nogle steder ikke nok om jordskælvets historie eller de rystelser, som store jordskælv giver på grund af det relativt korte tidsrum, der er til rådighed. Andre steder kan jordskælvenes hastighed og størrelse ændre sig eller bare være dårligt forstået. Så nogle steder kan kort forudsige fremtidige rystelser, og andre steder kan de underforudsige.

"Naturen vil nogle gange overraske os. Men fordi den grundlæggende farekortlægningsmetode ser god ud, kan vi forvente, at disse kort er ret gode og bliver bedre, efterhånden som vi lærer mere."

Flere oplysninger: Leah Salditch, Hvorfor ser seismiske farekort over hele verden ud til at overforudsige historiske intensitetsobservationer?, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj9291. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj9291

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af Northwestern University