Depremler tahmin edilebilir mi?
Yazan: Ouchi (Oxford Üniversitesi)
Zhengerbajing'in vahşi doğaya ilk çıkışının dört yıl önce Lushan depreminden sonra olduğunu hatırlıyorum. O sırada Büyük Gobi Yolu'nda koşan bir arazi aracında oturuyordu. Deprem İdaresi'nden bir öğretmen şaka yaptı: "Bir keresinde birkaç araştırmacı ve post-doktorumuz vardı. Bir usta öğrenciyi köyün girişinde örneklemeye götüren vefat eden bir anne çocuğuna çok çalışmanız gerektiğini yoksa gelecekte onlar gibi olacağınızı söyledi ... "Arabanın penceresine baktım ve Dunhuang ve Lhasa'nın talimatlarını yazdım. Yol tabelası, diye düşündüm, bu işi yapmak, zorluklarla dalga geçmek ve dünyayı dolaşmak gerçekten ilginç.
Geçtiğimiz dört yıl boyunca, çemberin dışından çemberin içine yavaşça yürüdüm ve deprem araştırmasının gerçekten nankör bir iş olduğunu keşfettim.Araştırmacıların pek çok ağza alınamayacak gizleri olmakla kalmıyor, aynı zamanda bu endüstri hakkında birçok yanlış anlama ve eleştiri de var. Dolayısıyla bu sefer "İlkeler" için bir davetiye aldım ve memnuniyetle kabul ettim. Yeterince elbette, editör iki basit soruyla geldi: "Depremler gerçekten tahmin edilebilir mi? Öngörülebilir olmadıkları için neden bu kadar çok insan bu işi yapıyor?" Neyse ki, doktora derecemden beri ilk kişiydim. Cevabı öğretmenimle ikinci görüşmede aldım: Dünyanın karmaşık bir sistem olduğunu söyleyenler, bu bulmacanın asla çözülmeyeceğini umut edecekler, dünyanın karmaşık bir sistem olduğunu söyleyenler gerçeğe daha da yaklaşacaklar.
Aslında deprem karmaşık bir sorundur ve bilim adamlarının sorumluluğu, karmaşık sorunu basitleştirmek, analiz etmek ve anlamaya çalışmak ve elde edilen bilginin sonunda insan uygarlığının inşasına katkıda bulunacağını ummaktır.
[Öncelikle deprem nedir?
Deprem, gerçekte, gerilme etkisi altında fay düzleminde fayın her iki tarafındaki kabuğun hızlı yer değiştirmesidir. Üç ana sismik fay türü vardır: sıkıştırma altındaki bindirme fayları, uzama altındaki normal faylar ve kesme altındaki doğrultu atımlı faylar.
Deprem faylarının üç mekanizması. (Resim kaynağı: Çin Deprem Bilgi Ağı)
[Stres nereden geliyor?
Yerçekimi potansiyel enerjisi ve termal enerjinin neden olduğu plaka kaymasından. Örneğin, Qinghai-Tibet Platosu, 55 milyon yıl önce Avrasya plakasına çarpan Hint plakasıyla yükseldi ve Doğu Afrika Büyük Kanyonu, sıcak manto yukarı kabarma ve plakanın ayrılmasıyla birlikte parçalandı. Dünyanın 4,6 milyar yılında, kıtasal levhalar uzun süre ayrılarak uzun süre birleştirilmeli, defalarca sıkışmış veya çekilmeli, kabuk kayalarında çok zayıf yüzeyler oluşmuş, en son gerilim altında boylamasına ve yatay olarak birleşecekler. Sözde fay düzlemi, kabuğun fay boyunca kayarak gerinim olarak da bilinen stresin neden olduğu deformasyonu serbest bırakmasına izin verir.
Plakanın yeniden yapılandırılması. (Resim kaynağı: Çin Deprem Bilgi Ağı)
[Ne zaman deprem olacak?
Geçmişte fizik sınıflarındaki sürtünmeyi hatırlıyor musunuz? Her temas yüzeyinin belirli sürtünme özellikleri vardır Temas yüzeyinin her iki tarafındaki nesneler, dış kuvvet etkisi altında birbirlerine göre hareket etmek istediklerinde, kaymadan önce statik sürtünme katsayısını geçmeleri gerekir. Hareket ettikten sonra, sadece daha düşük bir dinamik sürtünme katsayısı ile kontrol edilir.Dış dünya sürekli itme sağlayamazsa, kayma yavaşlayacak ve duracaktır. Depremler periyodik olarak benzerdir. Gerilme uygulamasının sabit olduğu varsayılırsa, fay düzlemi etrafında yeterli gerilimi ve birikmiş gerilmeyi biriktirmek için sadece zamana güvenebilir Statik sürtünme katsayısının aşıldığı anı beklerken, onlarca kilometre derinliğe sahip kaya kabuğu fay düzlemi boyunca hızlanacaktır. , Birkaç saniye sonra, hızla yavaşladı ve hareket etmeyi bıraktı ve bu birkaç saniyede yaşanan sarsıntı ve dağ sarsıntısı bizim deprem dediğimiz şeydir.
Yaylı kaydırmalı model. (Resim kaynağı: Scholz / Doğa İnceleme Mektubu)
Gerilme ve gerinim bırakma. (Resim kaynağı: BGS Deprem Sismolojisi)
[Deprem süresi nasıl tahmin edilir?
Hala sürtünmedir Temas yüzeyinin sürtünme katsayısı alanla orantılıdır, yani fay düzlemi ne kadar büyükse, depremi tetiklemek için gereken gerilme ve gerinim o kadar büyük olur.Bu nedenle depremin büyüklüğü ne kadar büyükse depremler arasındaki aralık o kadar uzun olur. Bu, sismolojideki ünlü Gutenberg-Richter yasasıdır.
Gutenberg-Rick yasası b = 1 olduğunda. (Resim kaynağı: Wikipedia)
[Büyüklüğü nedir?
Pek çok büyüklük algoritması vardır, bunlar arasında deprem tahmini için en anlamlı olanı moment büyüklüğüdür (M_w). Sismik moment (M_0) kavramı burada belirtilmelidir. Sismik moment, fay düzleminin kayma alanı (A) ve kayma mesafesi (D) ile orantılıdır ve depremin açığa çıkardığı enerjiyi temsil eder. Moment büyüklüğü, sismik momentin logaritması olarak alınır, böylece büyük bir sismik moment 0-10 büyüklüğüne dönüştürülür.
Sismik moment M_0 ve moment büyüklüğü M_w hesaplama yöntemi.
[Deprem tahmini için teorik temel?
Uzun vadeli bir ölçekte, uzun vadeli birikmiş gerinim, bu dönemde birden fazla deprem tarafından salınan sismik moment ile tutarlı olmalıdır. Yani, tarihte bir fay üzerinde meydana gelen en büyük depremin zamanını, merkez üssünü ve büyüklüğünü bildiğimizde (tarihi belgeler, sismograf kayıtları veya sahadan örnekleme yoluyla) ve bu alandaki gerilme oranı ve fay Kayma hızı (GPS ve uydu izleme veya alan ölçümü, örnekleme ve tarihleme yoluyla), bu faydaki bir sonraki depremin zamanını, merkez üssünü ve büyüklüğünü kabaca tahmin edebiliriz, ancak büyük depremler arasındaki aralık genellikle yüzlerce yıldır. , Bir sonraki depremin belirli tarihini doğru bir şekilde hesaplamak bizim için zordur, bu nedenle sadece xx fayı üzerinde gelecek xx yılda x büyüklüğünde bir deprem olasılığı% xx sonucunu çıkarabiliriz. Bu sonuçlar her zaman şehir planlamasının ve sismik standartların oluşturulmasının temel taşları olmasına rağmen, devlet panik içinde yaşayan insanları önlemek için benzer bilgileri halka neredeyse hiç yayınlamıyor. Bu maalesef deprem sonrası halk arasında deprem uygulayıcıları ile ilgili bazı yanlış anlaşılmalara neden olmuş, sektörün bilgisi dahilinde çok sayıda deprem meydana geldiğini anlamamışlardır.
Çin depreminin kapsamlı izosismal haritası. (Resim kaynağı: Çin Deprem Bilgi Ağı)
[Deprem tahmin edilebilir mi?
Öncelikle deprem tahmini, tahmini ve erken uyarı üç farklı kavramdır. Yukarıda bahsedilen tahmin, aynı zamanda orta ve uzun vadeli tahmin olarak da adlandırılan yüzlerce veya binlerce yıllık zaman ölçeğindeki olasılık tahminine; kısa vadeli tahmin, önümüzdeki birkaç saat ve gün içinde bir depremin nerede meydana geleceğini bildirmeye; erken uyarı, bir depremin meydana gelmesine ve ardından Birkaç saniye sonra sismik dalga geldi.
Deprem tahmini çok utanç verici bir şey. Yüzlerce yıldır insanlar çeşitli deprem öncüllerini özetlediler, ancak ne yazık ki hiçbir işaret depremden önce görünmüyor ve bu işaretler her görüldüğünde bir deprem meydana gelmiyor. 2016'da İtalya'da bir dizi deprem oldu. Yerel deprem tahmin ajansı, halkı, depremin belirsiz bir tahmin nedeniyle gelmeyeceğini düşünerek yanılttı. Sonuç olarak, kayıplar ağır oldu. Uyarıdan sonra, tahmin ifadeleri daha netti, ancak birkaç "kurt geliyor" yüzünden. Güvenilirliği kaybetti. Şu anda yapılabilecek en iyi şey, sismik vücut dalgası izlendikten sonra ve yüzey dalgası yüzeye yayılmadan önce bir alarm verebilen Japonya tarafından benimsenen deprem erken uyarısıdır ve insanlara tepki vermeleri için birkaç saniye ila on saniye verir. kayıp. (Deprem tahmininin geçmişi ve mevcut durumu hakkında daha fazla bilgi için lütfen referans listesine bakın)
[Daha iyi nerede yapabiliriz?
Depremlerin neden olduğu can kaybının en büyük sebebi depremin kendisi değil, yıkılan binalar. Bu nedenle deprem riskinin yüksek olduğu bölgelerde deprem bilgisinin yaygınlaştırılması, tahliye tatbikatlarının yapılması ve binaların sismik gereksinimlerinin uygulanması çok önemlidir. İyi gelişmiş bir ekonomi, açık arızalar ve yoğun bir sismik istasyon ağıyla, deprem erken uyarısı büyük bir rol oynayabilir, ancak Çin'in geniş bir alanı var ve yakın gelecekte uygulanması zor. Arama kurtarma açısından en çok ihtiyaç duyulan ve en yenilikçi alan, merkez üssünü hızlı bir şekilde belirlemek için çeşitli bilgilerin (trafik izleme sinyallerinin kesilmesi, cep telefonu sinyal iletim frekansındaki değişiklikler, sosyal medyada gerçek zamanlı olarak yayınlanan fotoğraflar ve metinler vb.) Yaygın olarak nasıl kullanılacağıdır. Ve afet durumu, arama kurtarma planına rehberlik eder. Buna ek olarak, deprem araştırmalarının sonuçları, devlet ve sigorta sektörü için teknik destek ve finansal koruma sağlamak için afet modellerinde giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bu nedenle, deprem önleme ve afet azaltma artık tamamen bilimsel bir konu değil, siyaseti, ekonomiyi, toplumu ve mühendisliği bütünleştiriyor.Herkesin ortak katkısını ve toplu yeniliği gerektiriyor.
[Deprem araştırmalarında iyileştirmeye yer var mı?
Elbette, uzaktan algılama teknolojisinin (gökyüzünden bakıldığında), sismik dalga analiz yeteneklerinin (yeraltından görüntülendi) ve altyapı inşasının (yerden görüntülendi) sürekli ilerlemesiyle, sismik araştırmacılar benzeri görülmemiş yüksek hassasiyet, yüksek kapsama alanı ve neredeyse gerçek zamanlı Gözlem verileri. Muazzam miktardaki yeni veri, uygulayıcıların matematik, fizik ve bilgisayar temellerine yönelik daha yüksek gereksinimleri ortaya koymaktadır. Bugünün deprem işçileri yalnızca gökyüzüne gidip yeryüzünün "nabzını teşhis edebilmeli" değil, aynı zamanda matematik kullanmalı, kod yazmalı ve modeller oluşturmalıdır. Herhangi bir açıdan yenilik, endüstrinin bu karmaşık ve düzenli sistemi daha iyi anlamasını temsil eder. Hayatın her kesiminden yetenekli insanları, sektörler arasında bizimle birleşmeleri, dünya standartlarında sorunları çözmeleri ve birlikte küçük bir hedef belirlemeleri için ağırlıyoruz. Ya bu başarılırsa?
(Resim kaynağı: Elliott ve diğerleri 2016 Nature Communication)
Yazarın saha gezisi (Fotoğraf kredisi: Austin Elliott).
Küçük anket
Muhtemel deprem işaretlerinin belirsizliği ile karşı karşıya kalan deprem tahmini, bir fırsat maliyeti oyunu haline geldi. Eksik bildirim durumunda, sayısız cana ve toplumu yeniden inşa etmenin büyük maliyetine mal olacak; yanlış raporlama durumunda ekonomik faaliyetleri (büyük fabrikalar, nükleer santraller vb.) Bozacak, sosyal huzursuzluğa neden olacak ve güvenilirliği azaltacaktır.
Artık deprem tahminleri yapmazsak, depremlerin risk seviyesini gerçek zamanlı olarak yayınlarsak, turuncu alarma ulaşıldığında medya rapor verecek ve herkes tetikte ve hazırlıklı olacak; işaretler zayıfladığında alarm kalkacaktır. Böyle bir sistemin halk için daha değerli olacağını düşünüyor musunuz?
Küçük anket (soru yukarıdaki gibidir) (tek seçenek) 0 kişi 0% Evet 0 kişi 0% Hayır 0 kişi 0% Emin değilim
Referanslar:
1. Scholz, C.H. 1998. Depremler ve sürtünme yasaları Nature 391 (6662), 3742.
2. Elliott, J.R., Walters, R.J. ve Wright, T.J. 2016. Uzay temelli gözlemin aktif tektoniği ve depremleri anlama ve bunlara tepki vermedeki rolü. Nature Communications 7, 13844.
3. Deprem Tahmini Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Earthquake_prediction
4. Çin'deki deprem tahmini, "bir saate kadar tahmin edilenden" "öngörülemez" e kadar:
5.Yeats, R.S., 2007. Paleosismoloji: Depremler neden programa uymuyor? Jeoloji, 35 (9), s.863-864.
