Έντονες χιονοπτώσεις και βροχές ενδέχεται να συμβάλουν σε σεισμούς

Τα επεισόδια έντονης χιονόπτωσης και βροχής πιθανότατα συνέβαλαν σε ένα σμήνος σεισμών τα τελευταία χρόνια στη βόρεια Ιαπωνία, διαπιστώνουν ερευνητές. Η μελέτη τους δείχνει ότι οι κλιματικές συνθήκες θα μπορούσαν να προκαλέσουν κάποιους σεισμούς.

Όταν οι επιστήμονες αναζητούν την αιτία ενός σεισμού, η αναζήτησή τους ξεκινά συχνά υπόγεια. Όπως έχουν καταστήσει σαφές αιώνες σεισμικών μελετών, είναι η σύγκρουση των τεκτονικών πλακών και η κίνηση των υπόγειων ρηγμάτων και ρωγμών που πυροδοτούν πρωτίστως έναν σεισμό.

Ωστόσο, οι επιστήμονες του MIT ανακάλυψαν τώρα ότι ορισμένα καιρικά φαινόμενα μπορεί επίσης να διαδραματίσουν ρόλο στην πυροδότηση κάποιων σεισμών.

Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Science Advances , οι ερευνητές αναφέρουν ότι επεισόδια έντονης χιονόπτωσης και βροχής πιθανότατα συνέβαλαν σε ένα σμήνος σεισμών τα τελευταία χρόνια στη βόρεια Ιαπωνία. Η μελέτη είναι η πρώτη που δείχνει ότι οι κλιματικές συνθήκες θα μπορούσαν να προκαλέσουν κάποιους σεισμούς.

«Βλέπουμε ότι η χιονόπτωση και άλλες περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις στην επιφάνεια επηρεάζουν την κατάσταση καταπόνησης υπόγεια και ο χρόνος των έντονων βροχοπτώσεων σχετίζεται καλά με την έναρξη αυτού του σμήνους σεισμών», λέει ο συγγραφέας της μελέτης William Frank, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα του MIT. Επιστημών Γης, Ατμόσφαιρας και Πλανητών (EAPS). «Έτσι, το κλίμα προφανώς έχει αντίκτυπο στην απόκριση της στερεάς γης και μέρος αυτής της απόκρισης είναι οι σεισμοί».

Η νέα μελέτη επικεντρώνεται σε μια σειρά συνεχιζόμενων σεισμών στη χερσόνησο Νότο της Ιαπωνίας. Η ομάδα ανακάλυψε ότι η σεισμική δραστηριότητα στην περιοχή είναι εκπληκτικά συγχρονισμένη με ορισμένες αλλαγές στην υπόγεια πίεση και ότι αυτές οι αλλαγές επηρεάζονται από εποχιακά μοτίβα χιονόπτωσης και βροχοπτώσεων. Οι επιστήμονες υποψιάζονται ότι αυτή η νέα σύνδεση μεταξύ σεισμών και κλίματος μπορεί να μην είναι μοναδική στην Ιαπωνία και θα μπορούσε να παίξει ρόλο στην αναζήτηση άλλων μερών του κόσμου.

Κοιτάζοντας το μέλλον, προβλέπουν ότι η επίδραση του κλίματος στους σεισμούς θα μπορούσε να είναι πιο έντονη με την υπερθέρμανση του πλανήτη.

«Αν πάμε σε ένα κλίμα που αλλάζει, με πιο ακραία γεγονότα βροχοπτώσεων, και αναμένουμε μια ανακατανομή του νερού στην ατμόσφαιρα, τους ωκεανούς και τις ηπείρους, αυτό θα αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο φορτώνεται ο φλοιός της Γης», προσθέτει ο Frank. «Αυτό θα έχει σίγουρα αντίκτυπο και είναι ένας σύνδεσμος που θα μπορούσαμε να εξερευνήσουμε περαιτέρω».

Ο κύριος συγγραφέας της μελέτης είναι ο πρώην ερευνητικός συνεργάτης του MIT Qing-Yu Wang (τώρα στο Πανεπιστήμιο Grenoble Alpes) και περιλαμβάνει επίσης τον μεταδιδακτορικό EAPS Xin Cui, τον Yang Lu του Πανεπιστημίου της Βιέννης, τον Takashi Hirose του Πανεπιστημίου Tohoku και τον Kazushige Obara του Πανεπιστημίου της Τόκιο.

Σεισμική ταχύτητα

Από τα τέλη του 2020, εκατοντάδες μικροί σεισμοί έχουν ταράξει τη χερσόνησο Noto της Ιαπωνίας - ένα δάχτυλο γης που καμπυλώνεται βόρεια από το κύριο νησί της χώρας στη Θάλασσα της Ιαπωνίας. Σε αντίθεση με μια τυπική αλληλουχία σεισμών, η οποία ξεκινά ως κύριο σοκ που δίνει τη θέση της σε μια σειρά μετασεισμών πριν εξαφανιστεί, η σεισμική δραστηριότητα του Noto είναι ένα «σμήνος σεισμών»-ένα μοτίβο πολλαπλών, συνεχιζόμενων σεισμών χωρίς εμφανή κύρια δόνηση ή σεισμικό έναυσμα.

Η ομάδα του MIT, μαζί με τους συναδέλφους τους στην Ιαπωνία, είχαν ως στόχο να εντοπίσουν τυχόν μοτίβα στο σμήνος που θα εξηγούσαν τους επίμονους σεισμούς. Ξεκίνησαν κοιτάζοντας τον κατάλογο σεισμών της Ιαπωνικής Μετεωρολογικής Υπηρεσίας που παρέχει δεδομένα για τη σεισμική δραστηριότητα σε ολόκληρη τη χώρα με την πάροδο του χρόνου. Επικεντρώθηκαν στους σεισμούς στη χερσόνησο του Νότο τα τελευταία 11 χρόνια, κατά τη διάρκεια των οποίων η περιοχή γνώρισε επεισοδιακή δραστηριότητα σεισμών, συμπεριλαμβανομένου του πιο πρόσφατου σμήνους.

Με σεισμικά δεδομένα από τον κατάλογο, η ομάδα μέτρησε τον αριθμό των σεισμικών γεγονότων που συνέβησαν στην περιοχή με την πάροδο του χρόνου και διαπίστωσε ότι ο χρόνος των σεισμών πριν από το 2020 φαινόταν σποραδικός και άσχετος, σε σύγκριση με τα τέλη του 2020, όταν οι σεισμοί έγιναν πιο έντονοι και ομαδοποιημένοι. έγκαιρα, σηματοδοτώντας την έναρξη του σμήνους, με σεισμούς που συσχετίζονται κατά κάποιο τρόπο.

Στη συνέχεια, οι επιστήμονες εξέτασαν ένα δεύτερο σύνολο δεδομένων σεισμικών μετρήσεων που ελήφθησαν από σταθμούς παρακολούθησης κατά την ίδια περίοδο 11 ετών. Κάθε σταθμός καταγράφει συνεχώς οποιαδήποτε μετατόπιση ή τοπική δόνηση που συμβαίνει. Η δόνηση από τον ένα σταθμό στον άλλο μπορεί να δώσει στους επιστήμονες μια ιδέα για το πόσο γρήγορα ταξιδεύει ένα σεισμικό κύμα μεταξύ των σταθμών. Αυτή η «σεισμική ταχύτητα» σχετίζεται με τη δομή της Γης μέσω της οποίας ταξιδεύει το σεισμικό κύμα. Ο Wang χρησιμοποίησε τις μετρήσεις του σταθμού για να υπολογίσει τη σεισμική ταχύτητα μεταξύ κάθε σταθμού μέσα και γύρω από το Noto τα τελευταία 11 χρόνια.

Οι ερευνητές δημιούργησαν μια εξελισσόμενη εικόνα της σεισμικής ταχύτητας κάτω από τη χερσόνησο Noto και παρατήρησαν ένα εκπληκτικό μοτίβο: Το 2020, όταν πιστεύεται ότι άρχισε το σμήνος σεισμών, οι αλλαγές στη σεισμική ταχύτητα φάνηκαν να συγχρονίζονται με τις εποχές.

«Έπρεπε τότε να εξηγήσουμε γιατί παρατηρούσαμε αυτή την εποχιακή παραλλαγή», λέει ο Frank.

Πίεση χιονιού

Η ομάδα αναρωτήθηκε εάν οι περιβαλλοντικές αλλαγές από εποχή σε εποχή θα μπορούσαν να επηρεάσουν την υποκείμενη δομή της Γης με τρόπο που θα πυροδοτούσε ένα σμήνος σεισμών. Συγκεκριμένα, εξέτασαν πώς η εποχιακή βροχόπτωση θα επηρέαζε την υπόγεια «πίεση του πόρου υγρού» - την ποσότητα πίεσης που ασκούν τα υγρά στις ρωγμές και τις ρωγμές της Γης μέσα στο βράχο.

«Όταν βρέχει ή χιονίζει, αυτό προσθέτει βάρος, το οποίο αυξάνει την πίεση των πόρων, η οποία επιτρέπει στα σεισμικά κύματα να ταξιδεύουν πιο αργά», εξηγεί ο Frank. «Όταν όλο αυτό το βάρος αφαιρείται, μέσω της εξάτμισης ή της απορροής, ξαφνικά, αυτή η πίεση στους πόρους μειώνεται και τα σεισμικά κύματα είναι πιο γρήγορα».

Ο Wang και ο Cui ανέπτυξαν ένα υδρομηχανικό μοντέλο της χερσονήσου Noto για την προσομοίωση της υποκείμενης πίεσης των πόρων τα τελευταία 11 χρόνια ως απόκριση στις εποχιακές αλλαγές στη βροχόπτωση. Τροφοδοτήθηκαν στο μοντέλο μετεωρολογικά δεδομένα από την ίδια περίοδο, συμπεριλαμβανομένων των μετρήσεων του καθημερινού χιονιού, των βροχοπτώσεων και των αλλαγών της στάθμης της θάλασσας. Από το μοντέλο τους, μπόρεσαν να παρακολουθήσουν τις αλλαγές στην υπερβολική πίεση πόρων κάτω από τη χερσόνησο του Νότο, πριν και κατά τη διάρκεια του σεισμού. Στη συνέχεια συνέκριναν αυτό το χρονοδιάγραμμα της εξελισσόμενης πίεσης πόρων με την εξελισσόμενη εικόνα της σεισμικής ταχύτητας.

«Είχαμε παρατηρήσεις σεισμικής ταχύτητας και είχαμε το μοντέλο της υπερβολικής πίεσης πόρων, και όταν τις επικαλύπταμε, είδαμε ότι ταιριάζουν πολύ καλά», λέει ο Frank.

Συγκεκριμένα, διαπίστωσαν ότι όταν συμπεριέλαβαν δεδομένα χιονόπτωσης, και ειδικά, ακραία γεγονότα χιονόπτωσης, η προσαρμογή μεταξύ του μοντέλου και των παρατηρήσεων ήταν ισχυρότερη από ό,τι αν θεωρούσαν μόνο βροχοπτώσεις και άλλα γεγονότα. Με άλλα λόγια, το συνεχιζόμενο σμήνος σεισμών που βιώνουν οι κάτοικοι του Νότο μπορεί να εξηγηθεί εν μέρει από τις εποχικές βροχοπτώσεις και ιδιαίτερα από τα γεγονότα έντονων χιονοπτώσεων.

«Μπορούμε να δούμε ότι ο χρόνος αυτών των σεισμών ευθυγραμμίζεται εξαιρετικά με πολλές φορές όπου βλέπουμε έντονες χιονοπτώσεις», λέει ο Frank. «Συσχετίζεται καλά με τη δραστηριότητα του σεισμού. Και πιστεύουμε ότι υπάρχει φυσική σχέση μεταξύ των δύο».

Οι ερευνητές υποψιάζονται ότι η έντονη χιονόπτωση και παρόμοια ακραία βροχόπτωση θα μπορούσαν να παίξουν ρόλο σε σεισμούς αλλού, αν και τονίζουν ότι η κύρια σκανδάλη θα προέρχεται πάντα υπόγεια.

«Όταν θέλουμε για πρώτη φορά να καταλάβουμε πώς λειτουργούν οι σεισμοί, κοιτάμε την τεκτονική των πλακών, γιατί αυτός είναι και θα είναι πάντα ο νούμερο ένα λόγος για τον οποίο συμβαίνει ένας σεισμός», λέει ο Frank. «Αλλά, ποια είναι τα άλλα πράγματα που θα μπορούσαν να επηρεάσουν το πότε και πώς συμβαίνει ένας σεισμός; Τότε είναι που αρχίζετε να πηγαίνετε σε παράγοντες ελέγχου δεύτερης τάξης και το κλίμα είναι προφανώς ένας από αυτούς».

Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε, εν μέρει, από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών.

Γεωδίφης με πληροφορίες από τη σελίδα sciencedaily.com

Πηγές:

Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης

Qing-Yu Wang, Xin Cui, William B. Frank, Yang Lu, Takashi Hirose and Kazushige Obara. Untangling the environmental and tectonic drivers of the Noto earthquake swarm in Japan. Science Advances, 2024 DOI: 10.1126/sciadv.ado1469

https://climate.mit.edu/posts/study-heavy-snowfall-and-rain-may-contribute-some-earthquakes

https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240508140638.htm