In de komende 30 jaar, er is een kans van één op drie dat de Hayward-fout zal scheuren bij een aardbeving met een kracht van 6,7 of meer, volgens de United States Geological Survey (USGS). Een dergelijke aardbeving zal grote schade aanrichten aan constructies, transport en nutsvoorzieningen, evenals economische en sociale ontwrichting in de East Bay.

Lawrence Livermore (LLNL) en Lawrence Berkeley (LBNL) nationale laboratoriumwetenschappers hebben enkele van 's werelds krachtigste supercomputers gebruikt om grondtrillingen te modelleren voor een aardbeving met een kracht van (M) 7,0 op de Hayward-fout en om meer realistische bewegingen te laten zien dan ooit tevoren. Het onderzoek verschijnt in Geofysische onderzoeksbrieven .

Eerdere simulaties losten grondbewegingen op van lage frequenties tot 0,5-1 Hertz (trillingen per seconde). De nieuwe simulaties worden opgelost tot 4-5 Hertz (Hz), wat een vier- tot achtvoudige toename van de opgeloste frequenties vertegenwoordigt. Bewegingen met deze frequenties kunnen worden gebruikt om te evalueren hoe gebouwen reageren op schudden

De simulaties zijn gebaseerd op het door LLNL ontwikkelde seismische simulatieprogramma SW4 en de huidige beste weergave van de driedimensionale (3D) aarde (geologie en oppervlaktetopografie van de USGS) om seismische golfgrondtrillingen in de hele San Francisco Bay Area te berekenen. De resultaten zijn, gemiddeld, consistent met modellen die zijn gebaseerd op daadwerkelijk geregistreerde aardbevingsbewegingen van over de hele wereld.

"Deze studie toont aan dat krachtige supercomputing kan worden gebruikt om aardbevingen te berekenen op een grote, regionale schaal met meer realisme dan we ooit hebben kunnen produceren, " zei Artie Rodgers, LLNL seismoloog en hoofdauteur van het artikel.

De Hayward-fout is een grote strike-slip fout aan de oostkant van de Bay Area. Deze fout is in staat tot M 7-aardbevingen en vormt een aanzienlijk gevaar voor grondbewegingen voor de dichtbevolkte East Bay, inclusief de steden Oakland, Berkeley, Hayward en Fremont. De laatste grote breuk vond plaats in 1868 met een M 6,8-7,0 gebeurtenis. Instrumentele waarnemingen van deze aardbeving waren op dat moment niet beschikbaar. Echter, historische rapporten van de paar duizend mensen die destijds in de East Bay woonden, wijzen op grote schade aan constructies.

De recente studie rapporteert grondbewegingen gesimuleerd voor een zogenaamde scenario-aardbeving, een van de vele mogelijkheden.

"We verwachten niet de details van het schudden van een toekomstige M 7 Hayward-foutaardbeving te voorspellen, maar deze studie toont aan dat volledig deterministische 3D-simulaties met frequenties tot 4 Hz nu mogelijk zijn. We krijgen goede overeenstemming met grondbewegingsmodellen die zijn afgeleid van daadwerkelijke opnames en we kunnen de impact van bron, pad- en site-effecten op grondbewegingen, ' zei Rodgers.

Aangezien deze simulaties gemakkelijker worden met verbeteringen in SW4 en rekenkracht, het team zal een reeks mogelijke breuken bemonsteren en onderzoeken hoe bewegingen variëren. Het team werkt ook aan verbeteringen aan SW4 die simulaties tot 8-10 Hz mogelijk maken voor nog realistischere bewegingen.

Voor inwoners van de East Bay, de simulaties tonen specifiek sterkere grondbewegingen aan de oostelijke kant van de breuk (Orinda, Moraga) vergeleken met de westkant (Berkeley, Oakland). Dit is het resultaat van verschillende geologische materialen - diepe, zwakkere sedimentaire gesteenten die de East Bay Hills vormen. Evaluatie en verbetering van het 3D-aardemodel is het onderwerp van huidig ​​onderzoek, bijvoorbeeld met behulp van de 4 januari, 2018 M 4.4 Berkeley-aardbeving die op grote schaal werd gevoeld rond de noordelijke Hayward-fout.

Simulaties van grondbewegingen van grote aardbevingen winnen aan acceptatie naarmate de rekenmethoden verbeteren, computerbronnen worden krachtiger en representaties van 3D-aardstructuur en aardbevingsbronnen worden realistischer.

Rodgers voegt toe:"Het is essentieel om aan te tonen dat krachtige computersimulaties realistische resultaten kunnen opleveren en ons team zal samenwerken met ingenieurs om de berekende bewegingen te evalueren, zodat ze kunnen worden gebruikt om de resulterende risicoverdeling over de infrastructuur te begrijpen en uiteindelijk om veiligere energiesystemen te ontwerpen, gebouwen en andere infrastructuur."