Ett team av seismologer från UC Santa Cruz och California Institute of Technology har utvecklat en ny mätning av seismisk energi som kan hjälpa oss att förstå varför vissa jordbävningar är mer destruktiva än andra.
Till skillnad från magnitudskalor, som indikerar en jordbävnings relativa storlek genom att mäta mängden markrörelser (eller seismiska vågor med specifika vågperioder), avslöjar det nya måttet – Radiated Energy Enhancement Factor (REEF) – komplexiteten hos olika brott inklusive variationer i mängden och varaktigheten av glidning längs felet.
De flesta har hört talas om Richterskalan, men dagens mest använda magnitudmått är ”moment magnitude” (Mw), som mäter markrörelser skapade av ”långperiodiga” seismiska vågor, och är enhetligt applicerbart på alla storlekar av jordbävningar.
Problemet är att Mw-skalan bara berättar en del av historien, och jordbävningar av liknande Mw-storlek kan producera väldigt varierande mängder utstrålad seismisk energi. I de enklaste termerna utstrålar ett stort brott som är ryckigt och oregelbundet mycket mer seismisk energi än ett brott med liknande storlek som är jämnt, särskilt vid höga frekvenser.
Mängden seismisk energi har en betydande betydelse för hur destruktiv en jordbävning är, och, avgörande, är högfrekventa, ”kortvariga” vågor det som ofta orsakar mest förödelse för byggnader.
REEF utvecklades i ett försök att förstå de olika egenskaperna hos de största jordbävningarna, inklusive jordbävningen på Sumatra 2004 (magnitut 9,2) och 2011 Tohoku-jordbävningen i Japan (magnitut 9,1). Måttet representerar förhållandet mellan jordbävningens faktiska uppmätta utstrålade energi och minsta möjliga energi för en händelse av liknande storlek och brottvaraktighet.
En karta som sammanfattar det nya REEF-måttet på seismisk energi för jordbävningar runt Stillahavsringen visar distinkta regionala mönster
Forskarna beräknade REEF-mätningar för 119 senaste stora jordbävningar av magnituden 7,0 till 9,2 och fann tydliga regionala mönster, med vissa gränser mellan tektoniska plattor som har högre REEF-brott i genomsnitt än andra zoner.
”Detta indikerar, för första gången, att energiutsläppet påverkas av regionala egenskaper för varje förkastningszon,” sa Thorne Lay, medförfattare till forskningen och professor i jord- och planetvetenskap vid UCSC.
Den exakta orsaken till att vissa zoner utstrålar högre energi är fortfarande under utredning, men kan vara kopplade till regionala skillnader i grovheten hos förkastningarna, i vätskefördelningen på förkastningarna eller i sedimenten som är fångade i förkastningszonen, sa han.
REEF kan hjälpa seismologer att bättre förstå jordbävningsmekaniken och faktiskt hur man hanterar jordbävningsrisker runt om i världen, men Thorne förväntar sig inte att det kommer att ersätta magnitudvärdena helt och hållet.
”REEF är en speciell normalisering av den utstrålade energin som omedelbart indikerar hur grov och komplicerad händelsen är, vilket är viktigt. Men Mw är avgörande för att få den långa rörelsen korrekt som till exempel är relaterad till den möjliga exciteringen av tsunamin och den totala halkan i jordbävningen, säger han till Alphr.
”Ingenjörer använder fortfarande ML (Richter) och andra seismiska magnituder vid specifika perioder så att de kan använda historiska databaser för vilka det är de enda åtgärderna för att jämföra med tidigare byggnadsskador. Så REEF kommer att vara användbart, men det kommer att komplettera historiska magnituder.”
Forskningen är publicerad i Vetenskapens framsteg.
