Het seizoen waarin een aardbeving plaatsvindt, kan van invloed zijn op de omvang van het falen van de grond en de vernietiging die de gebeurtenis met zich meebrengt, volgens een nieuwe kijk op twee historische aardbevingen die ongeveer 100 jaar geleden plaatsvonden in de buurt van Almaty, Kazachstan.

In een paper gepubliceerd in Seismologische onderzoeksbrieven , onderzoekers concluderen dat de aardbeving in juni 1887 in Verny met een kracht van 7,3 en de nabije aardbeving in Kemin in januari 1911 met een kracht van 7,8 op de schaal van Richter waarschijnlijk een soortgelijke schok veroorzaakten. Echter, de aardbeving van 1911 veroorzaakte aanzienlijk meer grondfalen, waarschijnlijk door een ondiepe bevroren grondlaag die tijdens de wintermaanden aanwezig was.

De bevroren laag heeft mogelijk de afvoer van overtollige poriedruk door het oppervlak tijdens de aardbeving belemmerd, waardoor liquefactie op diepte ontstaat. In werkelijkheid, de bevroren laag die zich ongeveer een meter onder het oppervlak uitstrekte "was een afdichtlaag die de poriëndruk niet liet diffunderen, " legde Stefano Parolai uit, een co-auteur van het artikel aan het Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale in Italië.

De bevindingen suggereren dat seismologen potentiële seizoensverschillen in bodemkenmerken moeten opnemen "omdat ze probabilistische liquefactie- of grondfalenbeoordelingen maken, " voegde co-auteur Denis Sandron toe, ook aan het Istituto Nazionale.

Het effect van bevroren grond op grondvervorming is al berekend voor sommige soorten infrastructuur, zoals oliepijpleidingen in Alaska, maar Parolai zei dat het onderzoek in Kazachstan laat zien hoe belangrijk het is om deze effecten ook in stedelijke gebieden te overwegen, vooral als het een seizoenseffect kan worden.

De aardbeving in Verny (Verny is de vroegere naam van Almaty) verwoestte bijna alle adobe-gebouwen van de stad en kostte 300 mensen het leven in 1887. De aardbeving in Kemin, die ongeveer 40 kilometer van Verny plaatsvond, veroorzaakte een verrassende hoeveelheid wijdverbreide grondfalen en vernietiging en 390 doden.

Parolai en zijn collega's hebben historische gegevens van de twee aardbevingen beoordeeld als onderdeel van een groter project dat locatie-effecten en seismisch risico in Centraal-Azië bestudeert, geleid door het GFZ German Research Center for Geosciences. De twee aardbevingen in Almaty, inclusief hun secundaire effecten zoals aardverschuivingen, "waren zeer goed gedocumenteerd door expedities van het Mijnbouwdepartement van Rusland en de Russische Mijnbouwvereniging destijds, ' zei Parolai.

De verschillen in grondfalen tussen de twee aardbevingen waren verbijsterend voor de onderzoekers. Het feit dat de twee aardbevingen op verschillende tijdstippen van het jaar hadden plaatsgevonden, zette Sandron en zijn collega's ertoe aan te overwegen of bevroren grond een factor zou kunnen zijn geweest bij het falen van de grond. zoals eerdere onderzoekers hadden opgemerkt voor de aardbeving met een kracht van 9,2 op de schaal van Richter in 1964.

Om dit idee te onderzoeken, het onderzoeksteam maakte computersimulaties van de aardbevingen met behulp van verschillende modellen van het bodemprofiel die de snelheid van seismische golven die er doorheen gaan, zouden beïnvloeden, samen met temperatuurgegevens (er zijn meer dan 100 jaar temperatuurregistraties voor Almaty) om te bepalen of het waarschijnlijk is dat er in januari een bevroren grondlaag op ondiepe diepte zal zijn.

Een van de andere uitdagingen, zei co-auteur Rami Alshembari, voorheen van het International Centre for Theoretical Physics in Italië en momenteel aan de Universiteit van Exeter in het Verenigd Koninkrijk, een manier vond om geschikte opnames van sterke bewegingsgegevens in de simulaties op te nemen, want "er waren natuurlijk geen digitale opnamen van deze twee aardbevingen. We moesten de meest redelijke en robuuste studies kiezen voor de invoer van sterke beweging, eindelijk genoegen nemen met gegevens van de aardbeving in Chi-Chi met een kracht van 7,6 op de schaal van Richter in Taiwan in 1999, naar behoren gewijzigd, als zijnde het meest vergelijkbaar met de aardbevingen in Almaty.

Modellen met een diepgevroren laag van een meter diep als afdichting tegen poriedrukafvoer waren het best geschikt voor het falen van de grond bij de aardbeving in Kemin, concludeerden ze. Hoewel de onderzoekers vermoedden dat een bevroren laag de boosdoener zou kunnen zijn, Parolai zei verrast te zijn door de kracht van het effect.

De bevindingen suggereren dat andere seismologen rekening moeten houden met seizoensinvloeden in hun site-effectstudies, hij merkte. "Zelfs in materialen waar we dit effect niet zouden verwachten, door lokale omstandigheden en temperaturen kan het gebeuren."

"Zonder deze goede documentatie, waarschijnlijk hadden we dit effect niet opgemerkt, "zei Parolai. "Dit vertelt ons dat goede gegevens die in het verleden zijn verzameld, over 100 jaar heel kostbaar kunnen zijn."