Zuid-Californië heeft het hoogste aardbevingsrisico van alle regio's in de VS, maar hoe riskant en waar de grootste risico's precies liggen, blijft een open vraag.

Aardbevingen komen niet vaak voor en zijn afhankelijk van complexe geologische factoren diep onder de grond, waardoor ze moeilijk van tevoren betrouwbaar te voorspellen zijn. Om die reden, aardbevingen voorspellen betekent vertrouwen op enorme computermodellen en veelzijdige simulaties, die de rotsfysica en regionale geologie nabootsen en die grote supercomputers nodig hebben om uit te voeren.

In juni 2017, een team van onderzoekers van de U.S. Geological Survey en het Southern California Earthquake Center (SCEC) heeft een belangrijk artikel uitgebracht in Seismologische onderzoeksbrieven die de wetenschappelijke en gevaarlijke resultaten samenvatte van een van 's werelds grootste en meest bekende aardbevingssimulatieprojecten:de Uniform California Earthquake Rupture Forecast (UCERF3).

De resultaten waren gebaseerd op berekeningen uitgevoerd op de originele Stampede-supercomputer in het Texas Advanced Computing Center, bronnen aan het University of Southern California Center for High-Performance Computing, evenals de nieuw geïmplementeerde Stampede2-supercomputer, waartoe het onderzoeksteam vroegtijdig toegang had. (Stampede 1 en Stampede2 worden ondersteund door subsidies van de National Science Foundation.)

"High-performance computing op het Stampede-systeem van TACC, en tijdens de vroege gebruikersperiode van Stampede2, stelde ons in staat te creëren wat is, door alle maatregelen, de meest geavanceerde aardbevingsvoorspelling ter wereld, " zei Thomas H. Jordan, directeur van het Southern California Earthquake Center en een van de hoofdauteurs van het papier.

De nieuwe voorspelling is het eerste op fouten gebaseerde model dat zelfconsistente breukkansen biedt van de zeer korte termijn - over een periode van minder dan een uur - tot de zeer lange termijn tot meer dan een eeuw. Het is ook het eerste model dat in staat is om de gevaren op korte termijn te evalueren die het gevolg zijn van multi-gebeurtenissequenties van complexe breuken.

Om het model af te leiden, de onderzoekers liepen 250, 000 breukscenario's van de staat Californië, veel meer dan in het vorige model, die gesimuleerd 8, 000 breuken.

Onder zijn nieuwe bevindingen, de simulaties van de onderzoekers toonden aan dat in de week na een aardbeving met een kracht van 7,0, de kans op een nieuwe aardbeving met een kracht van 7.0 zou tot 300 keer groter zijn dan de week ervoor. Dit scenario van 'cascadering' breuken werd gedemonstreerd in de 2002 magnitude 7.9 Denali, Alaska, en de 2016 magnitude 7,8 Kaikoura, aardbevingen in Nieuw-Zeeland, volgens David Jacobson en Ross Stein van Temblor.

De dramatische toename van de kans op krachtige naschokken is te wijten aan de opname van een nieuwe klasse modellen die kortetermijnveranderingen in seismisch gevaar beoordelen op basis van wat bekend is over clustering van aardbevingen en naschokexcitaties. Deze factoren zijn nooit gebruikt in een alomvattende, over de hele staat model zoals dit.

Het huidige model houdt ook rekening met de kans dat breuken van de ene fout naar een nabijgelegen fout springen, die is waargenomen in het sterk onderling verbonden foutsysteem van Californië.

Op basis van deze en andere nieuwe factoren, het nieuwe model vergroot de kans op krachtige naschokken, maar verlaagt de voorspelde frequentie van aardbevingen tussen magnitude 6.5 en 7.0, die niet overeenkwamen met historische gegevens.

belangrijk, UCERF3 kan worden bijgewerkt met waargenomen seismiciteit - realtime gegevens op basis van aardbevingen in actie - om de statische of dynamische triggereffecten vast te leggen die zich voordoen tijdens een bepaalde reeks gebeurtenissen. Het raamwerk is aanpasbaar aan vele andere continentale breuksystemen, en de kortetermijncomponent kan van toepassing zijn op het voorspellen van kleine aardbevingen en bevingen die worden veroorzaakt door menselijke activiteit.

De impact van een dergelijk verbeterd model gaat verder dan de fundamentele wetenschappelijke verbetering die het vertegenwoordigt. Het heeft de potentie om bouwvoorschriften te beïnvloeden, verzekeringstarieven, en de reactie van de staat op een krachtige aardbeving.

zei Jordan, "De U.S. Geological Survey heeft UCERF3 opgenomen als de Californië-component van het National Seismic Hazard Model, en het model wordt geëvalueerd voor gebruik in operationele aardbevingsvoorspellingen op tijdschalen van uren tot decennia."

SCHATTING VAN DE KOSTEN VOOR HEROPBOUW

Naast het voorspellen van de kans op een aardbeving, modellen zoals UCERF3 helpen bij het voorspellen van de bijbehorende kosten van aardbevingen in de regio. In de afgelopen maanden, de onderzoekers gebruikten UCERF3 en Stampede2 om een ​​prototype operationeel verliesmodel te maken, die ze beschreven in een paper die in augustus online op Earthquake Spectra werd geplaatst.

Het model schat de financiële verliezen in de hele staat voor de regio (de kosten voor het repareren van gebouwen en andere schade) veroorzaakt door een aardbeving en de naschokken ervan. De risicomaatstaf is gebaseerd op een kwetsbaarheidsfunctie en de totale vervangingskosten van activatypes in een bepaald volkstellingskanaal.

Uit het model bleek dat het verwachte verlies per jaar, gemiddeld over vele jaren, over de gehele staat $ 4,0 miljard zou bedragen. Belangrijker, het model was in staat om te kwantificeren hoe verwachte verliezen veranderen in de tijd als gevolg van recente seismische activiteit. Bijvoorbeeld, de verwachte verliezen in een jaar na een hoofdschokpiek van 7,1 op de schaal van Richter tot $ 24 miljard als gevolg van mogelijk schadelijke naschokken, een factor zes groter dan in "normale" tijden.

Door dergelijke fluctuaties te kunnen kwantificeren, kunnen financiële instellingen, zoals aardbevingsverzekeraars, om hun zakelijke beslissingen dienovereenkomstig aan te passen.

"Het draait allemaal om het leveren van hulpmiddelen die de samenleving weerbaarder maken tegen schadelijke aardbevingssequenties, " zegt Ned Field van de USGS, een andere hoofdauteur van de twee studies.

Hoewel er veel onzekerheid is in zowel de seismische als de verliesschattingen, het model is een belangrijke stap bij het kwantificeren van het risico op aardbevingen en mogelijke verwoesting in de regio, en zo besluitvormers helpen te bepalen of en hoe te reageren.