Изучены следствия общего закона для землетрясений на северо-востоке Италии
10.02.2021
Российские ученые совместно с итальянскими коллегами изучили, как применяется Общий закон подобия для землетрясений в трех сейсмоактивных районах Восточных Альп. Анализ наблюдений за более чем 20 лет позволил выявить несколько зон, в которых такие события происходят по определенным закономерностям, отмеченным и в других точках мира. Специфика Общего закона в конкретном регионе позволяет улучшить не только исследования произошедших землетрясений, но и качество предсказания будущих. Работа поддержана грантом Российского научного фонда (РНФ), а ее результаты опубликованы в журнале Frontiers in Earth Science.
В первой половине XX века Гутенберг и Чарльз Рихтер сформулировали математически простой закон, который описывает взаимосвязь между магнитудой землетрясения и общим количеством таких событий в некотором регионе и в некий промежуток времени. На его основании составляли карты сейсмической опасности, например Общего сейсмического районирования Российской Федерации. Однако часто вероятность землетрясения в конкретном случае (например в городе) была сильно недооценена или, напротив, переоценена. Это происходило потому, что не учитывалась сложность системы разломов и блоков Земли, а также неправильно выбиралось математическое пространство распределения вероятностей события.
Спустя полвека сразу несколько ученых доработали вывод Гутенберга и Рихтера до его современной формы — Общего закона подобия для землетрясений. Теперь соотношение учитывает распределение сейсмических эпицентров на изучаемой площади, а это позволяет правильно учитывать опасность землетрясений на самых разных территориях. Так, выяснилось, что глобальные карты недооценили сейсмические риски ряда городов мира: в 5,4 раз для Токио, в 7,2 раз для Сан-Франциско, в 20 раз для Улан-Удэ, в 10 — для Иркутска.
«Вместе с итальянскими коллегами мы изучили, как Общий закон работает на территории северо-восточной Италии. Регион находится в зоне столкновения литосферных плит, где довольно часто происходят землетрясения. В прошлом они бывали катастрофическими. Сильнейшее, в 1976 году во Фриули, унесло жизни 990 человек, а более 157 тысяч остались без крова. Сейчас отмечается средняя или слабая сейсмическая активность, но как долго это продлится? Над этим мы работаем совместно с итальянскими учеными», — рассказывает Анастасия Некрасова, кандидат физико-математических наук, заместитель директора по научной работе Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН.
Коллеги из Национального института океанографии и прикладной геофизики (Италия, г. Удина) составили региональный каталог землетрясений с 1995 по 2019 год, и на его основании авторы рассмотрели применимость Общего закона подобия для землетрясений в северо-восточной Италии. Оказалось, что три непересекающиеся зоны Восточных Альп с характерными размерами порядка 100 километров имеют различные параметры сейсмичности со своими закономерности изменения во времени. Влияние сильных сейсмических событий в регионе различно проявляется в этих зонах, причем распределения землетрясений сохраняют эти особенности на протяжении нескольких лет. Интересно, что это подтверждено группой и для других регионов мира, включая Гималаи, Прибайкалье и территорию Центрального Китая.
«Может показаться, что изучать подобные явления всего несколько лет и на столь маленьких территориях по меньшей мере наивно. Мы как слепые мудрецы из притчи, ощупывающие части слона и неспособные его определить, а называющие змею вместо хвоста и ствол дерева вместо ноги. Однако наши результаты однозначно показывают, что Общий закон позволяет выявить закономерности сейсмоактивности, а потом, сравнивая их с подобными в других участках мира, предсказать, что следует ожидать в городе или регионе в близком и далеком будущем», — рассказывает Владимир Кособоков, доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН.
Картинка 1. Иллюстрация к притче «Слепые мудрецы и Слон». Источник: авторы исследования
Картинка 2a. Три (А1, А2, А3) выделенные области Восточных Альп. Источник: авторы исследования
Картинка 2b. Наблюденное среднее распределение времен между последовательными землетрясениями в каждой из этих областей (в днях). Источник: авторы исследования
Картинка 3. Региональные карты коэффициентов общего закона подобия: (А) среднегодовое число землетрясений с магнитудами 3.5 в год, (В) коэффициент пересчета числа землетрясений из разных магнитудных диапазонов, (С) коэффициентов самоподобия пространственного распределения эпицентров зарегистрированых землетрясений и (у2) сумма стандартных ошибок определения коэффициентов А, В и С. Источник: авторы исследования