Ny detektionsmetode har til formål at advare om jordskred-tsunamier

Forskere fra University of Alaska Fairbanks har udtænkt en måde at fjernopdage store jordskred inden for få minutter efter forekomsten og til hurtigt at afgøre, om de er tæt på åbent vand og udgør en tsunamifare.

De skriver i et nyt papir, at deres metode til at bestemme et jordskreds placering, volumen og potentielle påvirkning er hurtig nok til at understøtte National Oceanic and Atmospheric Administrations mål om at udsende et tsunamivarsel inden for fem minutter efter et jordskred.

"Det opvarmende klima får gletsjere til at trække sig tilbage og efterlader dale, hvis bjergsider og bjergskråninger har mistet deres støtte," siger forskningsseismolog Ezgi Karasözen fra UAF Geophysical Institute. "Dette er vigtigt, især i regioner som den sydlige kyst af Alaska, fordi enorme jordmasser kan spildes ud i vand og forårsage tsunamier."

Karasözen og Michael West, direktør for Alaska Earthquake Center ved Geophysical Institute, beskrev deres metode i et papir offentliggjort 9. februar i tidsskriftet The Seismic Record . West tjener også som Alaska State seismolog.

Deres papir henleder opmærksomheden på faren ved at pege på et jordskred i 2015, der sendte 100 millioner kubikmeter sten ind i Alaskas Taan Fjord, der ligger ud for Icy Bay, 65 miles nordvest for Yakutat. Rutsjebanen skabte en tsunami, der fjernede vegetationen så højt som 620 fod over vandlinjen.

Et prototypesystem fra Karasözen og West, der er i stand til realtidsdetektion, har været på plads siden august i området ved Barry Arm of Prince William Sound. Den bruger data fra seismiske stationer, der allerede er i Alaska-netværket.

Statslige og føderale myndigheder frygter, at et jordskred og tsunami kan forekomme ved Barry Arm, hvor Barry Glacier har trukket sig tilbage og efterladt en ustøttet fjordvæg, der er faldet omkring 650 fod i de seneste årtier. Retrospektiv analyse af seismiske stationsdata ved Barry Arm afslørede tre jordskred, der skete i 2020 og 2021.

Karasözen og West skriver, at ustabiliteten "har givet anledning til bekymring for, at en katastrofal fiasko kunne generere en tsunami med flere meters spidsbølgehøjde, der når nærliggende samfund på kun 20 minutter."

U.S. Geological Survey leder den mangefacetterede, tværfaglige overvågning af området.

"Med et jordskælv er der instrumenter, der måler havets bølgehøjder, og tsunamivarslingscentre er i alarmberedskab efter et jordskælv," sagde Karasözen. "Men jordskred overvåges ikke systematisk i Alaska eller andre steder i verden. Hvis der skulle ske en jordskred-udløst tsunami, ville vi ikke vide det. Det er en stor bekymring."

Metoden af ​​Karasözen og West involverer hurtigt at identificere et jordskreds langtidsbølger midt i en seismisk rekord, der er travl med kortperiodebølger skabt ikke kun af et jordskred, men også af nærliggende jordskælv og gletsjere og af menneskeskabt aktivitet.

Et jordskreds indledende begyndelse registreres generelt som kortvarige bølger; det er ikke før glidningen accelererer, at de identificerbare langtidsbølger materialiserer sig. Jordskred producerer uforholdsmæssigt mere langtidsenergi sammenlignet med andre kilder. De fleste jordskælvsbrud varer kun få sekunder, mens jordskred rutinemæssigt varer et minut eller mere.

Kystfjorde udgør en betydelig udfordring for jordskreddetektion, fordi gletsjere kan skabe hundredvis af fremtrædende seismiske begivenheder dagligt, skriver forskerne.

Karasözen og West skabte en algoritme til kontinuerligt at scanne seismiske data fra flere seismiske stationer for at lede efter en jordskredbølgesignatur. Når de finder et match, vil deres system estimere diasets placering og volumen. I områder med god seismisk stationsdækning kan placeringen estimeres til inden for nogle få miles.

Målet er at få systemet til at alarmere tsunami- og seismologiagenturets personale, men der er mere arbejde tilbage, før det kan ske.

For at skabe algoritmen analyserede de to forskere data fra de tre nylige Barry Glacier-skred og seks yderligere jordskred - fem af dem i det sydøstlige Alaska og et på den vestlige side af Lower Cook Inlet, overfor Kenai-halvøen.

Andre bestræbelser er blevet prøvet i løbet af de seneste årtier. Adskillige forskere har vist, at jordskredseismogrammer kan bruges til at estimere placering og volumen, men disse bestræbelser var normalt unikke for en region, krævede betydelig finjustering og var ikke designet til realtidsformål.

Fastlæggelse af jordskredsplacering fra fjerne seismiske stationer giver ikke mulighed for vurdering i realtid på grund af den tid, det ville tage for de seismiske bølger at nå disse stationer.

West sagde, at forskningen øger den løbende overvågning og alarmbestræbelser.

"Potentialet for overvågning af store jordskred i realtid er en vigtig komponent i den igangværende indsats på tværs af myndigheder for at løse Alaskas jordskredudfordring," sagde han.

Flere oplysninger: Ezgi Karasözen et al., Mod den hurtige seismiske vurdering af jordskred i kystnære Alaska, The Seismic Record (2024). DOI:10.1785/0320230044

Leveret af University of Alaska Fairbanks