Een van de ergste nachtmerries voor veel inwoners van de Pacific Northwest is een enorme aardbeving langs de offshore Cascadia Subduction Zone, die schadelijk en waarschijnlijk dodelijk schudden zou veroorzaken in de kust van Washington, Oregon, British Columbia en Noord-Californië.

De laatste keer dat dit gebeurde was in 1700, voordat er seismische instrumenten waren om de gebeurtenis vast te leggen. Dus wat er zal gebeuren als het de volgende keer scheurt, is grotendeels onbekend.

Een onderzoeksproject van de Universiteit van Washington, wordt gepresenteerd op 24 oktober tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de Geological Society of America in Seattle, simuleert 50 verschillende manieren waarop een aardbeving met een kracht van 9,0 op de Cascadia-subductiezone zich zou kunnen ontvouwen.

"Er waren slechts een handvol gedetailleerde simulaties van een aardbeving in Cascadia op de schaal van Richter, en het was moeilijk om te weten of ze het volledige assortiment lieten zien, " zei Erin Wirth, die het project leidde als UW-postdoctoraal onderzoeker in Aard- en ruimtewetenschappen. "Met slechts een paar simulaties wist je niet of je een best-case zag, een worstcasescenario of een gemiddeld scenario. Dit project heeft ons echt in staat gesteld om met meer vertrouwen te zeggen dat we het volledige scala aan mogelijkheden zien."

Voor de kust van Oregon en Washington, de Juan de Fuca oceanische plaat beweegt langzaam onder de Noord-Amerikaanse plaat. Geologische aanwijzingen tonen aan dat het voor het laatst schokte en een grote aardbeving ontketende in 1700, en dat het dat ongeveer eens in de 500 jaar doet. Het kan elke dag gebeuren.

Wir's project voerde simulaties uit met verschillende combinaties voor drie belangrijke factoren:het epicentrum van de aardbeving; hoe ver landinwaarts zal de aardbeving scheuren; en welke secties van de fout het sterkste schudden zullen genereren.

De resultaten tonen aan dat de intensiteit van het schudden voor Seattle minder kan zijn als het epicentrum vrij dicht bij de stad ligt. Vanaf dat uitgangspunt seismische golven zullen wegstralen van Seattle, het verzenden van de grootste schokken in de rijrichting van de breuk.

"Verrassend genoeg, Seattle ervaart minder hevig schudden als het epicentrum zich net onder de punt van het noordwesten van Washington bevindt, "Zei Wirth. "De reden is dat de breuk zich vanuit Seattle voortplant, dus het heeft de meeste invloed op offshore locaties. Maar als het epicentrum vrij ver uit de kust ligt, de breuk reist landinwaarts en al die sterke grondschudden stapelen zich op op weg naar Seattle, om het schudden in Seattle veel sterker te maken."

De onderzoeksinspanningen begonnen door vast te stellen welke factoren het meest van invloed zijn op het patroon van grondschudden tijdens een aardbeving in Cascadia. Een, natuurlijk, is het epicentrum, of meer specifiek het "hypocentrum, " die het startpunt van de aardbeving in de driedimensionale ruimte lokaliseert.

Een andere factor die ze belangrijk vonden, is hoe ver de breuk landinwaarts glijdt. Een aardbeving met een kracht van 9,0 zou waarschijnlijk wijken langs de hele noord-zuid-uitbreiding van de subductiezone, maar het is niet goed bekend hoe ver naar het oosten het shake-producerende gebied zich zou uitstrekken, het naderen van het gebied onder grote steden zoals Seattle en Portland.

De derde factor is een nieuw idee met betrekking tot de plakkerigheid van een subductiezone. Aardbevingsonderzoekers zijn zich bewust geworden van het belang van "kleverige punten, " of gebieden tussen de platen die kunnen vangen en meer schudden kunnen veroorzaken. Dit is nog steeds een gebied van huidig ​​​​onderzoek, maar vergelijkingen van verschillende seismische stations tijdens de aardbeving in Chili in 2010 en de aardbeving in Tohoku in 2011 laten zien dat sommige delen van de fout sterker schudden dan andere.

Wir simuleerde een aardbeving met een kracht van 9.0, ongeveer het midden van het bereik van schattingen voor de omvang van de aardbeving van 1700. Haar 50 simulaties gebruikten variabelen die realistische waarden overspannen voor de diepte van de slip, en had willekeurig hypocenters en plakkerige punten geplaatst. De simulaties met hoge resolutie werden uitgevoerd op supercomputers in het Pacific Northwest National Laboratory en de Universiteit van Texas, Austin.

Algemeen, de resultaten bevestigen dat kustgebieden het hardst worden getroffen, en locaties in met sediment gevulde bassins zoals het centrum van Seattle zouden meer dan hard schudden, rotsachtige bergtoppen. Maar binnen dat algemene kader, het beeld kan erg variëren; afhankelijk van het scenario, de intensiteit van het schudden kan met een factor 10 variëren. Maar geen van de foto's is rooskleurig.

"We vinden een grote versterking van het schudden van de grond door het bassin van Seattle, " zei medewerker Art Frankel, een U.S. Geological Survey-seismoloog en aangesloten faculteitslid bij de UW. "De gemiddelde duur van sterk schudden in Seattle is ongeveer 100 seconden, ongeveer vier keer zo lang als van de Nisqually-aardbeving in 2001."

Het onderzoek werd gedaan als onderdeel van het M9-project, een door de National Science Foundation gefinancierde poging om erachter te komen hoe een aardbeving met een kracht van 9 op de schaal van Richter eruit zou kunnen zien in de Pacific Northwest en hoe mensen zich kunnen voorbereiden. Twee publicaties worden beoordeeld door de USGS, en ingenieurs gebruiken de simulatieresultaten al om te beoordelen hoe hoge gebouwen in Seattle zouden kunnen reageren op het voorspelde patroon van schudden.

Als nieuwe medewerker van de USGS, Wir zal nu geologische aanwijzingen gebruiken om de mogelijke aardbevingsscenario's te verfijnen.

"We hebben vastgesteld welke parameters we belangrijk vinden, "Zei Wirth. "Ik denk dat er een toekomst is in het gebruik van geologisch bewijs om deze parameters te beperken, en misschien onze schatting van seismisch gevaar in de Pacific Northwest verbeteren."