Расчеты российских ученых опровергли базовое положение популярной модели сейсмичности ETAS. Согласно ей, количество так называемых афтершоков — «следовых» толчков — землетрясения строго зависит от его магнитуды. Однако авторы показали недостатки модели и продемонстрировали, что число таких событий описывается экспонентой в широком диапазоне значений по шкале Рихтера. Результаты исследователей помогут составлять более точные прогнозы землетрясений. Статья опубликована в журнале Frontiers in Earth Science. Исследование поддержано Российским научным фондом.
Предсказание землетрясений и особенно их «следовых» толчков-афтершоков важно для обеспечения безопасности населения и инфраструктуры. Недооценка чревата разрушениями, ранениями и гибелью людей; завышать опасность тоже нельзя, так как постройка особо устойчивых зданий требует значительных материальных затрат.
Сейчас чаще всего используется модель сейсмоактивности ETAS, созданная в конце прошлого века. Согласно ей, число афтершоков почти однозначно определяется магнитудой основного толчка, а естественный разброс значений подчиняется распределению с ярко выраженным ненулевым наиболее вероятным значением. Такое распределение вероятностей называется пуассоновским.
«Недавно мы с французским коллегой вывели закон продуктивности землетрясений, в соответствии с которым количество афтершоков является случайной величиной с распределением экспоненциального вида. Он был установлен для интервала магнитуд повторных толчков на две единицы меньше магнитуд основного толчка. В новой работе мы решили проверить, будет ли сохраняться экспоненциальный закон при увеличении диапазона магнитуд», — рассказал руководитель проекта по гранту РНФ Петр Шебалин, директор Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН.
Ученые Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН и Кольского филиала Единой геофизической службы апробировали предложенный закон на данных с островной части Японии, где магнитуда землетрясений с 2000 года в основном составляет около 1 балла по шкале Рихтера (то есть практически незаметна), а землетрясения магнитудой 6 (при которой происходит повреждение зданий) и выше происходят несколько раз в год.
Результаты расчетов показали, что экспоненциальная форма закона продуктивности сохраняется в диапазоне магнитуд афтершоков до пяти единиц относительно «родительского» землетрясения. Математический анализ также демонстрирует, что число «потомков» оказывается слабо зависящим от магнитуды «родителя» и не подчиняется распределению Пуассона. Поскольку именно на нем и строится ETAS, это можно считать опровержением состоятельности ее базового принципа — и всей модели в целом.
«Мы на практике показали, что она не соответствует действительности, а потому не может дать достаточно точное предсказание при прогнозировании сейсмоактивности. Мы надеемся, что наши результаты позволят создать модифицированную модель ETAS, не имеющую недостатков своей предшественницы», — подытожил Петр Шебалин.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
