Агрегатор новостей
современной Российской науки, анонсы мероприятий, события, мнения
При поддержке Российского фонда фундаментальных исследований

Модель предсказания «следовых» толчков землетрясений оказалась неточной

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.