In nieuw gepubliceerd onderzoek een internationaal team van geologen, geofysici, en wiskundigen laten zien hoe gekoppelde computermodellen nauwkeurig de omstandigheden kunnen nabootsen die hebben geleid tot 's werelds dodelijkste natuurrampen van 2018, de aardbeving en tsunami in Palu, die West-Sulawesi trof, Indonesië in september vorig jaar. Het werk van het team is gepubliceerd in Pure en toegepaste geofysica .

De tsunami was even verrassend voor wetenschappers als verwoestend voor gemeenschappen in Sulawesi. Het vond plaats in de buurt van een actieve plaatgrens, waar aardbevingen veel voorkomen. Verrassend genoeg, de aardbeving veroorzaakte een grote tsunami, hoewel het voornamelijk de grond horizontaal verschuift - normaal gesproken, grootschalige tsunami's worden meestal veroorzaakt door verticale bewegingen.

Onderzoekers wisten niet wat er gebeurde? Hoe werd het water verplaatst om deze tsunami te creëren:door aardverschuivingen, fouten maken, of allebei? Satellietgegevens van de oppervlaktebreuk suggereren relatief recht, vlotte fouten, maar bestrijken geen gebieden voor de kust, zoals de kritische Palu Bay. Onderzoekers vroegen zich af:wat is de vorm van de breuken onder Palu Bay en is dit belangrijk voor het genereren van de tsunami? Deze aardbeving was extreem snel. Kan de scheursnelheid de tsunami hebben versterkt?

Met behulp van een supercomputer die wordt beheerd door het Leibniz Supercomputing Center, een lid van het Gauss Center for Supercomputing, het team toonde aan dat de door aardbevingen veroorzaakte beweging van de zeebodem onder Palu Bay zelf de tsunami had kunnen veroorzaken, wat betekent dat de bijdrage van aardverschuivingen niet vereist is om de belangrijkste kenmerken van de tsunami te verklaren. Het team suggereert een extreem snelle breuk op een recht stuk, gekantelde fout in de baai. In hun model slip is meestal zijdelings, maar ook naar beneden langs de breuklijn, resulterend in een verticale verandering van de zeebodem van 0,8 meter tot 2,8 meter die gemiddeld 1,5 meter bedroeg over het onderzochte gebied. Van cruciaal belang voor het genereren van deze tsunami-bron zijn de gekantelde breukgeometrie en de combinatie van laterale en extensionele spanningen die door complexe tektoniek op het gebied worden uitgeoefend.

De wetenschappers komen tot deze conclusie met behulp van een geavanceerde, op fysica gebaseerd aardbeving-tsunami-model. Het aardbevingsmodel, gebaseerd op aardbevingsfysica, verschilt van conventionele datagestuurde aardbevingsmodellen, die passen bij waarnemingen met een hoge nauwkeurigheid ten koste van mogelijke onverenigbaarheid met de natuurkunde in de echte wereld. Het bevat in plaats daarvan modellen van de complexe fysieke processen die plaatsvinden op en naast de fout, waardoor onderzoekers een realistisch scenario kunnen produceren dat compatibel is met zowel aardbevingsfysica als regionale tektoniek.

De onderzoekers evalueerden het aardbeving-tsunami-scenario aan de hand van meerdere beschikbare datasets. Aanhoudende supershear breuksnelheid, of wanneer het aardbevingsfront sneller beweegt dan de seismische golven in de buurt van de slippende fouten, is nodig om simulatie te matchen met waarnemingen. De gemodelleerde tsunami-golfamplitudes komen overeen met de beschikbare golfmetingen en de gemodelleerde inundatiehoogte (gedefinieerd als de som van de grondhoogte en de maximale waterhoogte) komen kwalitatief overeen met veldwaarnemingen. Deze aanpak biedt een snelle, op fysica gebaseerde evaluatie van de aardbeving-tsunami-interacties tijdens deze raadselachtige reeks gebeurtenissen.

"De ontdekking dat verplaatsingen van aardbevingen waarschijnlijk een cruciale rol speelden bij het veroorzaken van de Palu-tsunami is net zo verrassend als de zeer snelle bewegingen tijdens de aardbeving zelf, " zei Thomas Ulrich, doctoraat student aan de Ludwig Maximilian Universiteit van München en hoofdauteur van het artikel. "We hopen dat onze studie de tektonische omgevingen en aardbevingsfysica van veel dichterbij zal bekijken die mogelijk de voorkeur geven aan gelokaliseerde tsunami's in vergelijkbare breuksystemen over de hele wereld."