Er is een kans van 70-80% dat de Nankai Trough Megathrust-aardbeving zich in de komende 30 jaar zal voordoen. Er wordt voorspeld dat deze grotere schade zal aanrichten dan de Grote Aardbeving in Oost-Japan in 2011 en dat er mogelijk meer dan 320.000 dodelijke slachtoffers zullen vallen.

Er wordt aangenomen dat deze megathrust-aardbeving zal optreden wanneer de spanningsenergie die zich ophoopt op het grensvlak van de plaat als gevolg van de subductie van de Filippijnse Zeeplaat onder de Euraziatische plaat (of Amoerplaat) aan de landzijde een bepaalde limiet overschrijdt, waardoor de continentale Euraziatische plaat zal opspringen.

De afgelopen jaren heeft de relatie tussen slow slip-gebeurtenissen en gigantische megathrust-aardbevingen veel aandacht gekregen. Slow-slip-gebeurtenissen omvatten geleidelijk slippen in het plaatgrensvlak gedurende een langere tijdsperiode. Welke vooruitgang is er geboekt bij het voorspellen en ophelderen van de onderliggende mechanismen achter megathrust-aardbevingen?

We vroegen Dr. Yoshioka Shoichi, een professor bij het Research Center for Urban Safety and Security die computerdata-analyse en numerieke simulaties gebruikt om de mechanismen van aardbevingen te bestuderen, naar de huidige stand van het onderzoek.

Wat inspireerde je om aardbevingen te bestuderen?

Terugkijkend was de aanleiding de film 'Japan Sinks', waar mijn grootmoeder me mee naartoe nam toen ik op de basisschool zat. Ik werd overweldigd door de dynamische beelden van magma dat uitbarst uit vulkanen en zinkende Japanse eilanden. Deze film heeft mijn interesse in solide geofysica aangewakkerd.

Toen ik aan de Faculteit Wetenschappen van de Universiteit van Kobe studeerde, behoorde ik tot een laboratorium dat gesteentemineralogie bestudeerde, wat deel uitmaakte van het vakgebied van de vaste geofysica. De solide geofysica omvatte aardbevingen in brede zin, dus ik bestudeerde aspecten die verband hielden met aardbevingen, niet met aardbevingen zelf. Vervolgens ging ik naar de universiteit van Kyoto, waar ik onderzoek begon te doen naar seismologie op de onderzoeksafdeling voor het voorspellen en meten van aardbevingen.

Heeft de Grote Hanshin-Awaji-aardbeving van 1995 (algemeen bekend als de Kobe-aardbeving van 1995 buiten Japan) uw onderzoek beïnvloed?

Ten tijde van de grote aardbeving in Hanshin-Awaji was ik assistent-professor aan de Ehime Universiteit. Hoewel ik in de stad Matsuyama, in de prefectuur Ehime, woonde, meer dan 200 km verwijderd van het epicentrum, was de beweging veroorzaakt door seismische golven zo intens dat ik aanvankelijk dacht dat de zogenaamde Tokai-aardbeving had plaatsgevonden.

Ongeveer drie weken na de aardbeving in Hanshin-Awaji bezocht ik de beschadigde gebieden, zag de Nojima-breuk op het eiland Awaji en trok rond in Kobe City. Ik herinner me dat het gebouw waar ik als student woonde, verdwenen is; Ik had veel waardevolle ervaringen aan de Ehime Universiteit, maar ik studeerde nog steeds solide geofysica als pure wetenschap omdat daar geen aardbevingsspecialisten waren. Daarom had ik niet het gevoel dat ik aardbevingen frontaal aanpakte.

Je huidige onderzoeksthema is het voorspellen van aardbevingen en mechanismen voor het optreden ervan. Wat bracht je naar dit thema en wanneer begon je er onderzoek naar te doen?

In 2009 werd ik benoemd tot lid van het Onderzoekscentrum voor Stedelijke Veiligheid en Beveiliging aan de Universiteit van Kobe. Het Centrum voerde onderzoek uit dat mensen ten goede zou komen, volgens de principes van 'het beschermen van mensenlevens' en 'het verzachten en verminderen van rampen'. Veel van de onderzoekers bij het Centrum waren werkzaam op technisch gebied, dus besloot ik betrokken te raken bij het voorspellen van aardbevingen en onderzoek naar mechanismen voor het optreden van aardbevingen. Tot nu toe had mijn onderzoek zich geconcentreerd op diepe delen van de aarde.

Omdat grote aardbevingen zich echter in ondiepe gebieden voordoen, heb ik mijn onderzoek verlegd naar gebieden die ondieper zijn dan een diepte van ongeveer 50 km. Ik besloot mijn onderzoek vooruit te helpen door gebruik te maken van mijn eigen methoden en originaliteit, die ik tot dan toe had ontwikkeld.

Wat bedoel je precies met originaliteit?

Veel onderzoekers bestuderen aardbevingen door middel van observaties. Ik wilde geen observationeel onderzoek doen. In plaats daarvan wilde ik mij uitsluitend richten op computergebaseerde data-analyse en numerieke modellering. Ik hecht waarde aan originaliteit in mijn onderzoek, dus ik wilde het onderzoek van anderen niet herhalen. Ik streef ernaar om zeer origineel onderzoek als heel laboratorium te promoten via samenwerking met studenten, het zelf bedenken van ideeën en het bespreken ervan met studenten.

Het lijkt een uitdaging om het ontstaansmechanisme van megathrust-aardbevingen op te helderen door observatiegegevens te analyseren. Je onderzoek is goedgekeurd onder het Kobe University Strategic International Collaborative Research Grant-programma en je gaat werken aan gezamenlijk onderzoek met onderzoekers in Mexico en Chili. Kun je ons meer vertellen over deze spannende samenwerking?

Ik ben geïnteresseerd in wiskundige en natuurkundige benaderingen waarbij ik observatiegegevens uit Japan, Mexico en Chili gebruik om mechanismen voor het optreden van aardbevingen te begrijpen en te voorspellen. Alle drie de landen liggen aan de Pacific Rim, waar waarschijnlijk megathrust-aardbevingen zullen optreden als oceanische platen onder continentale platen worden gezakt.

Japan heeft in 2011 de Grote Aardbeving in Oost-Japan meegemaakt; Chili kende de grootste aardbeving ter wereld in 1960, de Valdivia-aardbeving met een kracht van 9,5 en vervolgens de Maule-aardbeving van 2010 met een kracht van 8,8, en Mexico beleefde de aardbeving van Tehuantepec in 2017 met een kracht van 8,2.

Bovendien hebben deze landen gebieden met seismische gaten waar zich al langere tijd geen aardbevingen hebben voorgedaan. De Guerrero-regio in Mexico heeft bijvoorbeeld al meer dan 100 jaar geen aardbeving meegemaakt. Op dezelfde manier heeft Chili ook een gebied met seismische gaten, en Japan heeft de Nankai-trog.

Eerder nodigde ik mijn huidige medeonderzoekers uit Mexico en Chili uit naar Kobe in het kader van het Research Center for Urban Safety and Security-programma. Het leek mij interessant om onze krachten te bundelen, omdat we al contact hebben gehad en onze onderzoeksinteresses op één lijn liggen.

Waarom heeft de relatie tussen langzame slipgebeurtenissen (of langzame aardbevingen) op plaatgrenzen en grote aardbevingen recentelijk veel aandacht gekregen?

Een slow slip event is een fenomeen dat rond 2000 in Japan werd ontdekt, waarbij twee platen langzaam in tegengestelde richtingen bewegen op een plaatgrens. Na de grote aardbeving in Hanshin-Awaji heeft het National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience (NIED) een zeer gevoelig seismisch observatienetwerk opgezet, genaamd "Hi-NET", verspreid over de Japanse eilanden. Dit netwerk detecteerde tektonische trillingen, waarvan voorheen werd gedacht dat het om lawaai ging, zoals trillingen van treinen en vrachtwagens.

Uit gedetailleerd onderzoek naar dit geluid is echter gebleken dat het netjes is gerangschikt in een riemachtige vorm op het diepe uitbreidingsvlak van het hypothetische brongebied van de Nankai Trough-aardbeving (van het noordelijke deel van Shikoku tot de Tokai-regio via het centrale deel van het Kii-schiereiland).

Bovendien heeft de Geospatial Information Authority van Japan een krachtig GPS-observatienetwerk opgezet op ongeveer 1.300 locaties in heel Japan om te observeren hoe het grondoppervlak in de loop van de tijd beweegt. Dit netwerk identificeerde slow slip-gebeurtenissen in het Bungo-kanaal tussen de eilanden Kyushu en Shikoku.

Vervolgens werden slow slip-gebeurtenissen bevestigd op diepere gebieden in de Pacific Rim, waaronder Californië en Alaska in de Verenigde Staten, evenals in Canada en Nieuw-Zeeland. Deze diepere vlakken zijn uitbreidingen van plaatgrenzen die zich bevinden in seismische spleten van megathrust-aardbevingen.

Ik ben van mening dat computersimulaties van dergelijke slow slip-gebeurtenissen ons zouden moeten helpen het mechanisme achter megathrust-aardbevingen te begrijpen, aardbevingen met een zekere mate van nauwkeurigheid te voorspellen en de uitkomsten te verduidelijken. Omdat inmiddels bekend is dat langzame aardbevingen snelle aardbevingen kunnen veroorzaken (reguliere aardbevingen), is het het proberen waard.

Wat zijn uw toekomstige onderzoeksplannen en -doelen?

Hoewel het vrij moeilijk is om het kernmechanisme achter megathrust-aardbevingen op te helderen, ben ik vastbesloten om ons gezamenlijke onderzoek gestaag vooruit te helpen en onze inspanningen te publiceren als internationale gezamenlijke artikelen. Japan beschikt over een overvloed aan observatiegegevens van hoge kwaliteit en heeft op basis hiervan unieke technologieën ontwikkeld.

Mexicaanse onderzoekers creëren vaak wiskundige modellen om het optreden van aardbevingen te verklaren, terwijl sommige Chileense onderzoekers experts zijn op het gebied van kunstmatige intelligentie. Onze samenwerking zal dus bepaalde resultaten opleveren.

Wij geloven dat we de ware aard van megathrust-aardbevingen zo dicht mogelijk kunnen benaderen door een temperatuurstructuurmodel te ontwikkelen, dat de relatie tussen temperatuur en uitdroging (waarbij platen de neiging hebben uit te glijden wanneer ze uitdrogen als gevolg van verhoogde temperatuur en druk) koppelt aan daadwerkelijke aardbevingen. evenementen.

Er wordt gezegd dat het nauwkeurig voorspellen van aardbevingen moeilijk is. Zal dit in de toekomst mogelijk zijn?

Statistisch gezien zullen aardbevingen in Nankai Trough waarschijnlijk eens in de 90 tot 150 jaar voorkomen, gebaseerd op aardbevingen uit het verleden. Het grootste probleem is dat deze voorspelling geen gebruik maakt van actuele observatiegegevens van hooggevoelige seismografen of GPS. In het geval van de Grote Aardbeving in Oost-Japan in 2011 toonden gegevens aan dat er vlak vóór de aardbeving slow-slip-gebeurtenissen plaatsvonden in gebieden onder de zee.

We hopen dergelijke gegevens te kunnen gebruiken om een ​​verband te vinden tussen slow slip-gebeurtenissen en megathrust-aardbevingen om zo de voorspellingen te verbeteren. Robuuste aardbevingsvoorspellingen moeten drie factoren nauwkeurig extrapoleren:de locatie van het optreden, het tijdstip van het optreden en de omvang van de aardbeving.

Van deze drie is het bijzonder moeilijk om de timing van een aardbeving te voorspellen. Binnen een paar jaar hoop ik megathrust-aardbevingen met een lager foutenpercentage te kunnen voorspellen. Daartoe streef ik ernaar mijn onderzoeksresultaten door te geven aan de volgende generatie, in de hoop dat zij zullen bijdragen aan toekomstige doorbraken.

Aangeboden door Kobe University