Onderzoekers hebben lang goede redenen gehad om te geloven dat aardbevingen inherent onvoorspelbaar zijn. Maar een nieuwe bevinding van de Northwestern University kan een seismische verschuiving zijn voor die oude manier van denken.

Een interdisciplinair team ontdekte onlangs dat "langzame aardbevingen, " die energie vrijgeven over een periode van uren tot maanden, kan mogelijk leiden tot nabijgelegen "regelmatige aardbevingen". De bevinding zou seismologen kunnen helpen bij het beter voorspellen van enkele sterke aardbevingen die binnen een bepaald tijdsbestek zullen plaatsvinden, waarschuwingen en andere voorbereidingen mogelijk te maken die levens kunnen redden.

"Hoewel de opbouw van stress in de aardkorst grotendeels voorspelbaar is, het vrijkomen van stress via regelmatige aardbevingen is chaotischer van aard, waardoor het een uitdaging is om te voorspellen wanneer ze zich kunnen voordoen, " zei Kevin Chao, een data science-wetenschapper in het Northwestern Institute on Complex Systems. “Maar de laatste jaren meer en meer onderzoek heeft uitgewezen dat grote aardbevingen in subductiezones vaak worden voorafgegaan door voorschokken en langzame aardbevingen."

Ondersteund door de National Science Foundation, het onderzoek is gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research:Solid Earth . Chao, die ook lid is van Northwestern's Centre for Optimization and Statistical Learning, diende als de eerste auteur van het papier. Suzan van der Lee, een professor in aard- en planetaire wetenschappen aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern, droeg ook bij aan het werk.

Chao en zijn collega's begonnen hun werk enkele jaren geleden door zich te wenden tot een regio in Taiwan, de thuisbasis van ongeveer 100 seismische stations die al jaren ononderbroken grondbewegingen registreren. Het was daar dat het team diepe trillingen opmerkte, een soort langzame aardbeving die meestal terugkeert in cycli van dagen of weken.

"Diepe tremor is erg gevoelig voor kleine stressveranderingen, " zei Chao. "Dus, we besloten ze te gebruiken als stressmeters om lokale variaties in spanningsopbouw en -afgifte voor en na grote aardbevingen te volgen."

Om deze diepe tremoractiviteit te detecteren en te volgen, Chao's team ontwikkelde een geavanceerde set algoritmen en paste deze toe op gegevens van 10 seismische stations in Taiwan. Ze ontdekten dat diepe beving zijn gedrag begon te veranderen ongeveer twee maanden voor het optreden van een aardbeving met een kracht van 6,4 op de schaal van Richter in maart 2010 in het zuiden van Taiwan. De duur van de beving, bijvoorbeeld, verdubbelt vóór deze gebeurtenis en bleef daarna toenemen.

Hoewel diepe tremor voor het eerst werd gemeld in 2002, wetenschappers hebben niet veel gevallen gevonden waarin het gedrag vóór grote aardbevingen veranderde. "Na de aardbeving met een kracht van 6,4 op de schaal van Richter, we merkten een potentieel op om diepe bevingen te bestuderen in de buurt van het evenement, Chao zei. "We hebben de toename van de duur van de beving drie weken voor de aardbeving vastgesteld, maar we konden aanvankelijk geen conclusies trekken omdat de tremorfrequenties voortdurend toenemen en om verschillende redenen.

Maar drie jaar na de magnitude van 6,4, Chao en zijn collega's merkten op dat hun waarnemingen van tremoractiviteit samenvielen met een GPS-opname in de buurt, wat een kanteling in de richting van grondbeweging in de buurt van tremorbronnen aangaf.

Door gegevens van aardobservatoria te combineren, zoals GPS en seismische stations, met statistieken en een reeks algoritmen, het team toonde aan dat veranderingen in diepe tremorpatronen een naderende aardbeving in de buurt kunnen signaleren. Om de bevinding verder te testen, Chao onderzocht vier extra aardbevingen en ontdekte dat soortgelijke voorloperpatronen bestonden. Hij en Van der Lee hopen dat dit werk zal inspireren tot meer datagedreven onderzoek op het gebied van seismologie.

"Er is veel meer data-analyse van deze kleine maar fascinerende tremorsignalen nodig, " hij zei, "voordat aardbevingsvoorspellingen op middellange tot korte termijn betrouwbaar worden."