Aardbevingen treden op wanneer tektonische spanning die zich geleidelijk heeft opgehoopt langs een breuk plotseling wordt vrijgegeven. Metingen van hoeveel het aardoppervlak in de loop van de tijd vervormt, of de reksnelheid, kan worden gebruikt in seismische risicomodellen om te voorspellen waar aardbevingen kunnen optreden. Een manier waarop wetenschappers de spanningssnelheid schatten, is via satellieten in een baan om de aarde en gedetailleerde metingen van hoeveel GPS-stations op het aardoppervlak bewegen.

Er zijn uitdagingen, echter, om dergelijke geodetische gegevens te gebruiken. De stations leveren alleen metingen op specifieke locaties en zijn niet gelijkmatig verdeeld - voor het construeren van een continue reksnelheidskaart moeten wetenschappers schattingen maken om lacunes in de gegevens op te vullen. Deze geïnterpoleerde gegevens voegen onzekerheid toe aan de resulterende wiskundige modellen.

Om deze problemen aan te pakken, Pagani et al. een transdimensionale Bayesiaanse methode ontwikkeld om de oppervlaktespanningssnelheden in het zuidwesten van de Verenigde Staten te schatten, met een focus op de San Andreas-breuk. Hun methode verdeelde het studiegebied in wezen in niet-overlappende driehoeken en berekende snelheden binnen elke driehoek door metingen van de GPS-stations binnenin op te nemen.

Het team vertrouwde niet op slechts één zo'n model. Ze gebruikten een Monte Carlo-algoritme met omkeerbare sprong Markov-keten om tot honderdduizenden van dergelijke modellen te produceren, met licht aangepaste coördinaten voor die 2D-driehoeken. In feite, over deze modellen, zelfs het aantal driehoeken kan veranderen, omdat de methode transdimensionaal is, de auteurs hebben vooraf geen parameters bepaald. Eindelijk, ze hebben al deze modellen op elkaar gestapeld om een ​​definitieve kaart met continue reksnelheid te genereren.

Met behulp van testgegevens, de auteurs ontdekten dat hun aanpak gegevensfouten en ongelijke gegevensdistributie beter afhandelde dan een standaard B-spline-interpolatieschema. In aanvulling, omdat de aanpak informatie uit vele modellen bevatte, het produceerde een reeks schattingen van de vervormingssnelheid op elk punt en waarschijnlijkheden voor die waarden.

Toen het team de nieuwe aanpak gebruikte om reksnelheden rond het San Andreas Fault-systeem te berekenen, ze ontdekten dat hun kaart overeenkwam met eerdere onderzoeken. Het identificeerde zelfs met succes kruipende delen van het foutsysteem vanuit vergrendelde segmenten. De nieuw beschreven techniek zou mogelijk door onderzoekers kunnen worden gebruikt om andere kaarten van de reksnelheid te ontwikkelen en kan in het algemeen worden toegepast op andere interpolatieproblemen in de geowetenschappen.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.