De aardbeving in San Fernando in 1971 leidde ertoe dat de USGS en Caltech hun krachten bundelden, uitbreiding van seismische monitoring door de regio

Op 9 februari is het 50 jaar geleden sinds de verwoestende aardbeving in San Fernando in 1971 die Los Angeles deed schudden. De aardbeving met een kracht van 6,6 op de schaal van Richter was de ergste die de regio in decennia had meegemaakt. Maar uit de tragedie kwam een ​​periode van enorme vooruitgang in de aardbevingswetenschap en ook in het vergroten van de openbare veiligheid tijdens aardbevingen in Zuid-Californië.

Slechts enkele seconden na 6 uur op 9 februari 1971, een stuk van 12 mijl van een ondergewaardeerde breuklijn langs de San Gabriel Mountains gleed plotseling en dramatisch uit. De hele regio van Los Angeles was in rep en roer, maar het schudden was bijzonder hevig in de noordoostelijke hoek van de San Fernando-vallei. Tegen het einde, twee grote ziekenhuizen (waaronder een die slechts enkele maanden oud was) werden vernietigd, elektriciteitskabels waren gevallen, gasleidingen waren ontploft, snelwegviaducten waren ingestort, en veel oudere gebouwen waren onherstelbaar beschadigd. Uiteindelijk, 65 mensen kwamen om het leven, meer dan 2, 000 andere personen raakten gewond, en meer dan $ 500 miljoen aan materiële schade was duidelijk.

Het is tegenwoordig misschien moeilijk voor te stellen omdat goede informatie vrijwel onmiddellijk na een aardbeving binnen handbereik is. Maar op die dag, het netwerk van seismometers die het schudden van de grond in Zuid-Californië monitoren, was nog in de kinderschoenen, en wetenschappers wisten heel weinig over wat er feitelijk gebeurde tijdens een aardbeving.

"Mensen waren nog niet eens begonnen met het stellen van de belangrijke vragen over hoe aardbevingen echt gebeuren, " zegt Thomas Heaton (Ph.D. '78), hoogleraar technische seismologie, emeritus, bij Caltech. "De aardbeving in San Fernando in 1971 markeerde een belangrijke overgang in de aardbevingswetenschap, en Caltech liep in die overgang heel erg voorop."

De aardbeving vond plaats aan het einde van een periode van aanzienlijke stadsuitbreiding in Los Angeles, toen onlangs de eerste hoge gebouwen in de regio waren gebouwd. Een van de vereisten voor het bouwen van zulke hoge constructies was het bijhouden van de trillingen die ze tijdens aardbevingen ondervonden. Als resultaat, de aardbeving in San Fernando was de eerste die goed werd geregistreerd door tientallen nabijgelegen seismometers.

"Dit was de eerste keer dat we echt een glimp opvangen van hoe het schudden was rond een grote aardbeving, " legt Heaton uit. "Het stelde ons in staat om echt te begrijpen hoe het aardbevingsproces was."

Heaton heeft zelf computermodellen gemaakt van wat er gebeurde tijdens de aardbeving van 1971 - van wat er precies gebeurde langs de breuklijn. De modellen die het beste passen bij de feitelijke gegevens van de gebeurtenis, bleken heel anders te zijn dan aardbevingswetenschappers op dat moment hadden verwacht. Uiteindelijk zijn die inspanningen in combinatie met werkzaamheden aan extra aardbevingen, leidde tot een volledig nieuw idee van aardbevingsfysica:aardbevingen ontvouwen zich in de loop van de tijd, met fouten die op één plaats beginnen te slippen, waarbij de slip naar buiten beweegt en langs de fout migreert.

Er was ook een nieuw besef onder wetenschappers na de aardbeving van 1971 dat de stuwkracht breuken langs de bergketens in het noorden van de L.A.-regio, zoals de San Fernando en Sierra Madre fouten, aardbevingen van grote omvang kunnen veroorzaken. De focus voor San Fernando lag op de San Andreas en Newport-Inglewood fouten. Toen de Northridge-aardbeving in 1994 plaatsvond en bijna een tweeling was van het San Fernando-evenement, wetenschappers wisten veel meer over wat ze konden verwachten.

Even belangrijk na de aardbeving, Heaton zegt, was het grote gevoel onder aardbevingswetenschappers en ingenieurs dat monitoring- en rapportagesystemen verbeterd moesten worden. Toen de aardbeving in San Fernando toesloeg, het schakelde de stroom uit naar het grootste deel van de L.A.-regio. In het zwaarst beschadigde gebied in de San Fernando-vallei, alle communicatie viel uit, dus het was moeilijk voor hulpverleners om te weten waar ze hun inspanningen op moesten richten. Ook seismologen werden vrijwel blind gelaten. Het seismologisch laboratorium van Caltech ontving normaal gesproken gegevens over trillingen via de telefoonlijnen, maar die waren ook naar beneden.

"Ons onvermogen om op die aardbeving te reageren, had echt een sterke impact op mij en veel van mijn collega's om te proberen een systeem te bouwen dat informatie zou verstrekken tijdens de noodsituatie om hulpverleners te helpen weten wat ze moeten doen, ' zegt Heaton.

Onmiddellijk na de aardbeving van 1971, de U.S. Geological Survey (USGS), die actief was in de Bay Area, kreeg te horen dat hij een winkel in Zuid-Californië moest opzetten. Ten slotte, de aardbeving in San Fernando was verreweg de meest schadelijke aardbeving van het land sinds de aardbeving in San Francisco in 1906.

Caltech verwelkomde de USGS met open armen, en samen, Caltech-onderzoekers en de USGS hebben veel systemen geïnstalleerd om te onthullen waar het schudden was tijdens een aardbeving en de kracht ervan. Nutsvoorzieningen, die systemen zijn zo snel dat Zuid-Californië een vroegtijdig waarschuwingssysteem voor aardbevingen heeft dat kan waarschuwen dat er trillingen op komst zijn.

"De afgelopen 50 jaar hebben we een ongelooflijk sterke relatie gehad tussen de USGS en Caltech, en dat heeft ertoe geleid dat de seismische netwerken in Zuid-Californië zowel groter zijn geworden als natuurlijker zijn geëvolueerd om de nieuwste wetenschappelijke ideeën op te nemen dan ze ooit zonder zouden hebben gedaan, " zegt Mike Gurnis, de John E. en Hazel S. Smits hoogleraar Geofysica en directeur van het Seismo Lab.

Een ander belangrijk onderdeel van de ontwikkelingen na de aardbeving van 1971 was de oprichting door de federale overheid in 1977 van een programma met meerdere instanties, het National Hazards Earthquake Reduction Program (NHERP).

"Het zou moeilijk zijn om het belang van NHERP voor aardbevingsonderzoek te overschatten, toezicht houden, en rapportage in Zuid-Californië, " zegt Lucy Jones, een bezoekende medewerker in geofysica bij Caltech die meer dan 30 jaar bij de USGS heeft gediend. "Het is gemaakt als onderdeel van de uitkomst van de aardbeving van 1971, en het is het belangrijkste overheidsprogramma dat sindsdien aardbevingswerk heeft gefinancierd, inclusief het seismische netwerk bij Caltech en het USGS-kantoor in Pasadena. Het is ook waar de financiering werd toegevoegd om vroegtijdige waarschuwing voor aardbevingen te bewerkstelligen."

Voor het publiek, misschien wel de belangrijkste resultaten van het San Fernando-evenement in 1971 waren de wetten en wijzigingen in bouwvoorschriften die werden ingevoerd om gebouwen tijdens grote aardbevingen veiliger te maken. Omdat de schade tijdens de aardbeving zo verschrikkelijk was geweest, een van de eerste veranderingen was de goedkeuring van nieuwe seismische normen voor ziekenhuizen.

Andere wijzigingen duurden wat langer. Tijdens de aardbeving, de San Fernando Fault kwam eigenlijk naar de oppervlakte van de aarde en scheurde door de huizen van mensen. Voorafgaand aan het evenement was er niets dat bouwers ervan weerhield om huizen en bedrijven direct op actieve breuklijnen te bouwen.

Maar zoals Jones opmerkt, er zijn twee soorten schade die verband houden met aardbevingen. "De schade door schudden kan worden gestopt door sterkere gebouwen te bouwen, "zegt ze. "Het gevaar van de fout kan niet worden gestopt omdat de fout zelf in beweging is."

Na de aardbeving van 1971, Clarence Allen (MS '51, doctoraat '54), wijlen Caltech geoloog en geofysicus, ging naar Sacramento en legde de wetgevers uit dat geologen weten waar de actieve fouten zijn en dat een aardbeving zoals San Fernando zeker weer zou gebeuren in Californië. 1972, de Californische wetgever heeft de Alquist-Priolo Earthquake Fault Zoning Act aangenomen, die het bouwen over actieve fouten verbiedt. "Het was echt omdat Clarence de tijd en moeite besteedde om mensen te helpen begrijpen dat geologie je echt kon vertellen waar dit zou gebeuren, dat deze verandering werd aangebracht, " zegt Jones.

Het kostte veel meer gevechten en tijd om de stad Los Angeles ertoe te brengen een verandering te eisen die volgens seismologen hard nodig was na de aardbeving van 1971:de vereiste om ongewapende metselwerkgebouwen aan te passen. Tijdens de aardbeving, veel van deze niet-versterkte gebouwen liepen schade op, waaronder tragische instortingen in een daklozenopvang in het centrum van Los Angeles en in het Veterans Administration Hospital in San Fernando, waar 49 mensen stierven. In 1981, de stad vereiste dat ongeveer 10, 000 niet-versterkte gebouwen ofwel achteraf worden aangebracht of afgebroken. In 1986, de staat Californië heeft een wet aangenomen die vereist dat alle jurisdicties ongewapende metselwerkgebouwen catalogiseren en renovatieprogramma's ontwikkelen.

"In 1994, toen de aardbeving in Northridge plaatsvond, niemand stierf in een ongewapend metselwerk, " zegt Jones, "wat best verbazingwekkend is, want daar sterven altijd mensen bij aardbevingen in Californië. Dus de aardbeving in 1971 heeft zeker levens gered tijdens de aardbeving van 1994."