Onderzoekers van de Universiteit van Alaska Fairbanks hebben een manier bedacht om grote aardverschuivingen binnen enkele minuten na het optreden op afstand te detecteren en snel te bepalen of deze zich dicht bij open water bevinden en een tsunami-gevaar opleveren.

Ze schrijven in een nieuw artikel dat hun methode om de locatie, het volume en de potentiële impact van een aardverschuiving te bepalen snel genoeg is om het doel van de National Oceanic and Atmospheric Administration te ondersteunen om binnen vijf minuten na een aardverschuiving een tsunami-waarschuwing te geven.

"Het opwarmende klimaat zorgt ervoor dat gletsjers zich terugtrekken, waardoor valleien achterblijven waarvan de berghellingen hun steun hebben verloren", zegt seismoloog Ezgi Karasözen van het Geofysisch Instituut van het UAF. "Dit is belangrijk, vooral in regio's als de zuidelijke kust van Alaska, omdat grote hoeveelheden land in het water terecht kunnen komen en tsunami's kunnen veroorzaken."

Karasözen en Michael West, directeur van het Alaska Earthquake Center van het Geophysical Institute, hebben hun methode gedetailleerd beschreven in een artikel dat op 9 februari werd gepubliceerd in het tijdschrift The Seismic Record . West fungeert ook als seismoloog van de staat Alaska.

Hun artikel vestigt de aandacht op het gevaar door te wijzen op een aardverschuiving in 2015 die 100 miljoen kubieke meter steen naar de Taan Fjord in Alaska stuurde, gelegen aan Icy Bay, 65 mijl ten noordwesten van Yakutat. De glijbaan veroorzaakte een tsunami die de vegetatie tot wel 200 meter boven de waterlijn wegnam.

Een prototypesysteem van Karasözen en West dat in realtime kan detecteren, is sinds augustus geïnstalleerd in het gebied van de Barry Arm van Prince William Sound. Het maakt gebruik van gegevens van seismische stations die zich al in het Alaska-netwerk bevinden.

Staats- en federale instanties vrezen dat er een aardverschuiving en tsunami kan plaatsvinden bij Barry Arm, waar de Barry-gletsjer zich heeft teruggetrokken en een niet-ondersteunde fjordmuur heeft achtergelaten die de afgelopen decennia zo'n 200 meter is ingezakt. Retrospectieve analyse van seismische stationgegevens bij Barry Arm onthulde drie aardverschuivingen die plaatsvonden in 2020 en 2021.

Karasözen en West schrijven dat de instabiliteit "zorgen heeft doen ontstaan ​​dat een catastrofale mislukking een tsunami zou kunnen veroorzaken waarbij de piekgolfhoogte van enkele meters nabijgelegen gemeenschappen in slechts 20 minuten zou bereiken."

De U.S. Geological Survey leidt de veelzijdige monitoring van het gebied tussen verschillende instanties.

"Bij een aardbeving zijn er instrumenten die de golfhoogten van de oceaan meten, en tsunami-waarschuwingscentra zijn alert na een aardbeving", zei Karasözen. "Maar aardverschuivingen worden niet systematisch gemonitord in Alaska of elders in de wereld. Als er een door aardverschuivingen veroorzaakte tsunami zou plaatsvinden, zouden we het niet weten. Dat is een grote zorg."

De methode van Karasözen en West omvat het snel identificeren van de langdurige golven van een aardverschuiving te midden van een seismisch record dat druk is met kortdurende golven die niet alleen door een aardverschuiving worden veroorzaakt, maar ook door nabijgelegen aardbevingen en gletsjers en door door de mens veroorzaakte activiteit.

Het aanvankelijke begin van een aardverschuiving wordt doorgaans geregistreerd als golven van korte duur; Pas als de glijbaan versnelt, verschijnen de identificeerbare lange-periodieke golven. Aardverschuivingen produceren onevenredig meer langdurige energie vergeleken met andere bronnen. De meeste aardbevingen duren slechts enkele seconden, terwijl aardverschuivingen routinematig een minuut of langer duren.

Kustfjorden vormen een aanzienlijke uitdaging voor het detecteren van aardverschuivingen, omdat gletsjers dagelijks honderden prominente seismische gebeurtenissen kunnen veroorzaken, schrijven de onderzoekers.

Karasözen en West creëerden een algoritme om voortdurend seismische gegevens van meerdere seismische stations te scannen op zoek naar een aardverschuivingsgolfsignatuur. Als ze een match vinden, schat hun systeem de locatie en het volume van de dia. In gebieden met een goede dekking van seismische stations kan de locatie worden geschat tot op enkele kilometers afstand.

Het doel is om het systeem het personeel van de tsunami- en seismologiedienst te laten waarschuwen, maar er moet nog meer werk gebeuren voordat dat kan gebeuren.

Om het algoritme te creëren, analyseerden de twee onderzoekers gegevens van de drie recente aardverschuivingen in de Barry Glacier en zes andere aardverschuivingen:vijf daarvan in Zuidoost-Alaska en één aan de westkant van de lagere Cook Inlet, tegenover het Kenai-schiereiland.

De afgelopen decennia zijn andere pogingen ondernomen. Verschillende onderzoekers hebben aangetoond dat aardverschuivingsseismogrammen kunnen worden gebruikt om de locatie en het volume te schatten, maar deze inspanningen waren meestal uniek voor een regio, vereisten aanzienlijke verfijning en waren niet ontworpen voor realtime doeleinden.

Het bepalen van de locatie van aardverschuivingen vanaf verre seismische stations maakt een realtime beoordeling niet mogelijk, vanwege de tijd die het zou duren voordat de seismische golven die stations zouden bereiken.

West zei dat het onderzoek de voortdurende monitoring- en waarschuwingsinspanningen vergroot.

"Het potentieel voor real-time monitoring van grote aardverschuivingen is een belangrijk onderdeel van de inspanningen van de verschillende instanties om het aardverschuivingsprobleem in Alaska aan te pakken", zei hij.

Meer informatie: Ezgi Karasözen et al, Op weg naar de snelle seismische beoordeling van aardverschuivingen in de kust van Alaska, Het seismische record (2024). DOI:10.1785/0320230044

Aangeboden door Universiteit van Alaska Fairbanks