Opady deszczu i śniegu mogą wywoływać trzęsienia ziemi

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Po tysiącach lat badań nad trzęsieniami ziemi wiemy, że główną ich przyczyną jest ruch płyt tektonicznych i przemieszczanie się skał wzdłuż uskoków. Naukowcy z MIT poinformowali właśnie na łamach Science Advances, że niektóre wydarzenia pogodowe również mogą mieć swój udział w powstawaniu trzęsień ziemi. W artykule Untangling the environmental and tectonic drivers of the Noto earthquake swarm in Japan czytamy, że duże opady śniegu i deszczu prawdopodobnie były jedną z przyczyn serii wstrząsów, jakie mają miejsce od 4 lat na półwyspie Noto w Japonii.

Zaobserwowaliśmy, że śnieg i inne obciążenia środowiskowe na powierzchni wpływają na napięcia pod ziemią, a okres, w którym wystąpiły intensywne opady, jest dobrze skorelowany z występowaniem serii trzęsień ziemi. Tak więc klimat ma oczywisty wpływ na reakcje skorupy ziemskiej, mówi profesor William Frank z Wydziału Nauk o Ziemi, Atmosferze i Planetach na MIT.

Naukowcy stwierdzili, że aktywność sejsmiczna na półwyspie Noto jest zsynchronizowana z pewnymi zmianami w naprężeniach pod ziemią, a na te zmiany wpływaj wzorzec opadów śniegu i deszczu. Autorzy badań podejrzewają, że podobny związek pomiędzy opadami, a trzęsieniami ziemi występuje na całym świecie. Nie można też wykluczyć, że zmiany klimatu będą objawiały się również trzęsieniami ziemi. Jeśli będzie dochodziło do bardziej intensywnych opadów, możemy spodziewać się zmian w dystrybucji wody pomiędzy atmosferą, oceanami a lądem, a to zmieni naprężenia w skorupie ziemskiej. Z pewnością będzie to miało wpływ. To zjawisko, które jesteśmy w stanie dokładniej badać, dodaje.

Od końca 2020 roku półwysep Noto zaczęła nawiedzać seria setek niewielkich wstrząsów. W przeciwieństwie do typowych serii tego typu, które rozpoczynają się od głównego trzęsienia, po którym występują liczne – stopniowo zanikające – wstrząsy wtórne, w przypadku Noto nie zarejestrowano tego głównego wyzwalacza. Naukowcy z MIT, wraz z kolegami z Japonii, postanowili poszukać przyczyn nowego zjawiska. Zaczęli od analizy danych katalogu trzęsień ziemi prowadzonego przez Japońską Agencję Meteorologiczną. Szczególnie przyjrzeli się ostatnim 11 latom, gdyż od tego czasu na Noto zaczęto rejestrować epizody zwiększonej liczby trzęsień.

Analiza pokazała, że w porównaniu do roku 2020, w poprzednich latach wstrząsy były sporadyczne i wydawały się niezwiązane ze sobą. Od 2020 zjawisko przybrało na intensywności, a wstrząsy gromadziły się w łatwych do zauważenia przedziałach czasowych, co sugerowało, że w jakiś sposób są ze sobą powiązane. Naukowcy przyjrzeli się następnie danym z poszczególnych regionalnych stacji sejsmicznych we wspomnianym 11-letnim okresie. Czas zarejestrowania przez daną stację wstrząsu pozwalał określić, jak szybko fala sejsmiczna przemieszczała się pomiędzy stacjami. Prędkość ta jest związana ze strukturą skorupy ziemskiej, przez którą podróżuje fala. Badacze wykorzystali te dane, by obliczyć prędkość rozchodzenia się fal sejsmicznych pomiędzy wszystkimi stacjami na półwyspie i w jego okolicach w ciągu ostatnich 11 lat.

Gdy przyjrzeli się swoim danym, ze zdumieniem odkryli wzorzec, który wskazywał, że zmiany w prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych są zsychronizowane z porami roku. Zaczęli więc zastanawiać się, jakie zmiany środowiskowe powodowane przez pory roku mogą wpływać na strukturę skorupy ziemskiej. Skupili się szczególnie na sezonowych zmianach opadów badając, jak wpływają one na ciśnienie wywierane przez wodę w gruncie i pęknięciach skał w skorupie ziemskiej.

Gdy pada deszcz lub śnieg, zwiększa się masa na powierzchni, a to zwiększa ciśnienie hydrostatyczne cieczy w gruncie i pęknięciach skał, co powoduje, że fale sejsmiczne przemieszczają się wolniej. Gdy ta dodatkowa masa zostanie usunięta, czy to przez parowanie, czy spłynięcie wody, nagle ciśnienie hydrostatyczne zmniejsza i fale wędrują szybciej, wyjaśnia Frank. Jego koledzy, Qing-Yu Wang i Xin Cui, stworzyli hydromechaniczny model półwyspu Noto i symulowali zmiany w ciśnieniu hydrostatycznym. Do modelu wprowadzili dane meteorologiczne z badanego okresu i śledzili zmiany w ciśnieniu hydrostatycznym przed wstrząsami i po nich. Następnie porównali te zmiany ze zmianami prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych.

Mieliśmy dane z obserwacji prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych, mieliśmy model zmian ciśnienia hydrostatycznego i gdy nałożyliśmy te dane na siebie okazało się, że idealnie pasują, cieszy się Frank.

Okazało się, że w sposób szczególny na trzęsienia ziemi wpływają duże opady śniegu. Innymi słowy, jeśli dojdzie do dużych opadów, a w szczególności ekstremalnych opadów śniegu, mieszkańcy Noto mogą spodziewać się wystąpienia serii wstrząsów.
Badacze podkreślają, że pierwotna przyczyna trzęsień ziemi zawsze leży pod ziemią. Jeśli chcemy zrozumieć trzęsienia ziemi, zawsze musimy patrzeć na tektonikę. To jest i zawsze będzie główną ich przyczyną. Jakie są jednak drugorzędne czynniki, które mogą wpływać na to, kiedy pojawią się trzęsienia ziemi? Jedną z nich jest bez wątpienia klimat, dodaje Frank.

« powrót do artykułu