science >> Wetenschap >  >> Natuur

Fukushima:Waarom we duizenden jaren terug moeten kijken om beter te worden in het voorspellen van aardbevingen

De nasleep van Fukushima. Krediet:Shutterstock/ Fly_and_Dive

Tien jaar geleden, op 11 maart 2011, een verwoestende aardbeving vond plaats langs een deel van een breuk waarvan wetenschappers denken dat deze al meer dan duizend jaar niet was gescheurd. De aardbeving veroorzaakte een tsunami die meer dan 15, 000 doden in Japan, evenals een ernstig nucleair ongeval in een elektriciteitscentrale in Fukushima.

Het is gebruikelijk dat aardbevingen plaatsvinden langs breuken die al honderden of duizenden jaren niet zijn gescheurd. Dit komt omdat de snelheid van tektonische beweging langs individuele breuken varieert van minder dan een millimeter tot enkele centimeters per jaar. Tijdens schadelijke aardbevingen, een fout kan een meter of meer slippen - meer dan 20 meter bij de aardbeving in Japan in 2011 - binnen enkele seconden na het begin van het evenement. Het kan honderden of duizenden jaren duren om voldoende spanning op een fout op te slaan voordat een dergelijke gebeurtenis plaatsvindt.

Deze lange intervallen tussen schadelijke aardbevingen maken het inschatten van foutrisico's lastig, omdat veel van de gegevens die onze schattingen van het gevaar vormen, afkomstig zijn uit historische gegevens die hoogstens honderden jaren teruggaan.

Maar de aarde bevat de geheimen van miljoenen jaren van aardbevingen in haar rotsen. Door ze te bestuderen - en de gegevens samen te brengen - kunnen we een beter idee krijgen van waar de volgende grote aardbeving zou kunnen plaatsvinden.

We hebben alleen moderne wetenschappelijke instrumenten gebruikt om aardbevingen te meten en te volgen, en het vastleggen van de gegevens, voor de laatste honderd jaar of zo. Schriftelijke verslagen van aardbevingen gaan enkele honderden jaren terug.

Maar als we gevarenberekeningen baseren op de gebeurtenissen die zich in een relatief korte tijdsperiode hebben voorgedaan - in verhouding tot de langetermijngemiddelde tijd tussen aardbevingen op individuele fouten - kan dit ertoe leiden dat we gegevens missen van fouten die niet zijn gescheurd. Bijvoorbeeld, in de centrale Apennijnen, Italië, de Amatrice-aardbeving in 2016 waarbij driehonderd mensen omkwamen, vond plaats langs een bekende breuklijn waar geen historische aardbeving had plaatsgevonden.

Historische aardbevingen geven ons aanwijzingen over welke soorten aardbevingen zich op bepaalde plaatsen kunnen voordoen. In dezelfde regio als de grote aardbeving en tsunami in Oost-Japan in 2011, de aardbeving in Sanriku plaatsvond, in 869 na Christus.

Geologische gegevens

Er is bewijs op langere termijn, Hoewel, dat kan helpen. Dit komt door geologen die de fysieke structuren van fouten analyseren en kijken naar veranderingen in de vorm van het aardoppervlak die worden veroorzaakt door bewegingen die zich gedurende miljoenen jaren hebben voorgedaan. Dergelijke gegevens kunnen worden gebruikt om vervormingen te identificeren die zich gedurende vele millennia hebben voorgedaan door meerdere aardbevingen.

Technieken omvatten het traceren van hetzelfde gedateerde oppervlak, sediment of structuur die over een breuk heen is verplaatst en dit te gebruiken om te meten hoeveel beweging er over een tijdsperiode heeft plaatsgevonden, ofwel direct gemeten of afgeleid door relatieve timing van verschillende geologische gebeurtenissen.

We kunnen ook sedimenten gebruiken om eerdere tsunami's te identificeren. In Japan, onderzoekers hebben tsunami-afzettingen gevonden die begraven liggen onder stranden en langs kustlijnen die laten zien hoe ver de tsunami in het verleden heeft bereikt, ons aanwijzingen geven over hun locaties en grootte.

Dus waarom worden dergelijke gegevens traditioneel niet volledig gebruikt in gevaren- en risicoberekeningen? Het probleem is dat dergelijke gegevens moeilijk te verzamelen kunnen zijn en mogelijk niet voldoende gedetailleerd zijn om aan te tonen welke fouten of delen van een fout sneller zijn verplaatst dan andere. Waar het mogelijk is om relevante en gedetailleerde gegevens te verkrijgen, het is misschien niet gemakkelijk voor degenen die gevaren modelleren - proberen de waarschijnlijkheid van nieuwe gebeurtenissen te voorspellen - om te gebruiken.

De gegevens bij elkaar brengen

Ik maak deel uit van een groep die die toegankelijkheidskloof wil dichten, zodat degenen die risico's berekenen bewijzen over tienduizenden jaren in hun modellen kunnen integreren. We hebben een internationaal team gevormd dat mensen samenbrengt met expertise in het verzamelen van primaire gegevens op de grond en mensen met de modelleringsvaardigheden om gevaren en risico's te berekenen.

Onze eerste poging was om een ​​database te creëren waarin onze foutenkaart en foutpercentages in een open-access formaat worden samengebracht. We gebruiken deze gegevens om vast te stellen welke storingen het grootste risico vormen op bepaalde locaties.

Bijvoorbeeld, kijkend naar de stad L'Aquila die zware schade heeft opgelopen tijdens de aardbeving van 2009, voorlopige bevindingen tonen aan dat niet alleen de fouten die het dichtst bij de stad liggen een bedreiging vormen. Aanzienlijk risico komt van snel bewegende breuken verder weg, zoals de breuk die het Fucino-bekken doorkruist dat verantwoordelijk is voor de aardbeving van 1915 waarbij 33 doden vielen, 000 mensen.

Wat kunnen we doen om het risico op aardbevingen te verminderen? Een eerste stap is het hebben van goede gegevens over gevaar en risico, zodat overheden, autoriteiten voor civiele bescherming, verzekeraars en ingezetenen kunnen bepalen waar prioriteit moet worden gegeven aan middelen.

We kunnen momenteel geen aardbevingen voorspellen - met exacte tijden en datums van wanneer en waar ze zullen plaatsvinden - en het is niet duidelijk of we dat ooit met precisie zullen kunnen.

Maar, we kunnen probabilistische modellering bieden om te identificeren waar gebeurtenissen waarschijnlijker zijn en de grootste schade wordt verwacht. Het opnemen van langetermijnbewijs kan een beter begrip opleveren van de wetenschap achter aardbevingsgevaar dan alleen relatief korte historische gegevens te gebruiken. Zoals bij de meeste geologische problemen, we moeten elke mogelijke aanwijzing gebruiken om het raadsel van het optreden van aardbevingen op te lossen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.