Aufklärung des Mechanismus von Mega-Erdbeben

Es besteht eine Wahrscheinlichkeit von 70–80 %, dass das Mega-Erdbeben im Nankai-Becken innerhalb der nächsten 30 Jahre auftritt. Es wird erwartet, dass der Schaden größer ist als beim großen Erdbeben in Ostjapan im Jahr 2011, und die Zahl der Todesopfer könnte 320.000 überschreiten.

Es wird angenommen, dass dieses Mega-Erdbeben auftritt, wenn sich an der Plattengrenzfläche aufgrund der Subduktion der Philippinischen Meeresplatte unter die Eurasische Platte (oder Amur-Platte) auf der Landseite eine bestimmte Grenze aufbaut, was zur Entstehung der Eurasischen Kontinentalplatte führt Platte entstehen.

In den letzten Jahren hat der Zusammenhang zwischen langsamen Erdrutschen und riesigen Mega-Erdbeben große Aufmerksamkeit erregt. Bei Slow-Slip-Ereignissen kommt es zu einem allmählichen Gleiten der Plattenschnittstelle über einen längeren Zeitraum. Welche Fortschritte wurden bei der Vorhersage und Aufklärung der Mechanismen gemacht, die Mega-Erdbeben zugrunde liegen?

Wir haben Dr. Yoshioka Shoichi, einen Professor am Urban Safety and Security Research Center, der Computerdatenanalyse und numerische Simulationen zur Untersuchung von Erdbebenmechanismen einsetzt, nach dem aktuellen Stand der Forschung gefragt.

Was hat Sie dazu inspiriert, Erdbeben zu studieren?

Rückblickend war der Auslöser der Film „Japan sinkt“, den meine Großmutter mir gezeigt hat, als ich noch in der Grundschule war. Ich war überwältigt von den dynamischen Bildern von Magma, das aus Vulkanen strömt und japanischen Inseln versinkt. Dieser Film weckte mein Interesse an der Geophysik von Festkörpern.

Als ich an der Fakultät für Naturwissenschaften der Universität Kobe studierte, gehörte ich einem Labor an, das sich mit Gesteinsmineralogie beschäftigte, die zum Bereich der Festkörpergeophysik gehörte. Die Festkörpergeophysik deckte Erdbeben im weitesten Sinne ab, daher habe ich Aspekte im Zusammenhang mit Erdbeben untersucht, nicht die Erdbeben selbst. Anschließend setzte ich mein Graduiertenstudium an der Universität Kyoto fort, wo ich mit der seismologischen Forschung in der Forschungsabteilung für Erdbebenvorhersage und -messung begann.

Hat das große Hanshin-Awaji-Erdbeben von 1995 (außerhalb Japans allgemein als Kobe-Erdbeben von 1995 bekannt) Ihre Forschung beeinflusst?

Zur Zeit des großen Hanshin-Awaji-Erdbebens war ich Assistenzprofessor an der Ehime-Universität. Obwohl ich in der Stadt Matsuyama in der Präfektur Ehime lebte, die mehr als 200 km vom Epizentrum entfernt liegt, war die durch die seismischen Wellen verursachte Bewegung so stark, dass ich zunächst dachte, das selbsternannte Tokai-Erdbeben hätte stattgefunden.

Ungefähr drei Wochen nach dem Hanshin-Awaji-Erdbeben besuchte ich die beschädigten Gebiete, sah die Nojima-Verwerfung auf der Insel Awaji und besichtigte die Stadt Kobe. Ich erinnere mich, dass das Gebäude, in dem ich als Student wohnte, verschwunden war; Ich habe an der Ehime-Universität viele wertvolle Erfahrungen gesammelt, aber ich studierte weiterhin Festkörpergeophysik als reine Wissenschaft, weil es dort keine Erdbebenspezialisten gab. Daher hatte ich nicht das Gefühl, dass ich die Erdbeben direkt angehen würde.

Ihr aktuelles Forschungsthema sind Erdbebenvorhersage und Erdbebenereignisse. Was hat Sie zu diesem Thema geführt und wann haben Sie mit der Recherche begonnen?

Im Jahr 2009 wurde ich an das Urban Safety and Security Research Center der Universität Kobe berufen. Das Zentrum führte Forschungen durch, die den Menschen nach den Grundsätzen „Schutz von Menschenleben“ und „Katastrophenminderung und -reduzierung“ zugute kamen. Viele der Forscher des Zentrums waren im Ingenieurbereich tätig. Deshalb beschloss ich, mich mit der Vorhersage von Erdbeben zu befassen und die Mechanismen hinter dem Auftreten von Erdbeben zu erforschen. Bisher konzentrierte sich meine Forschung auf die tiefen Regionen der Erde.

Da schwere Erdbeben jedoch in flachen Regionen auftreten, habe ich meine Forschung auf Regionen mit einer Tiefe von weniger als etwa 50 km verlagert. Ich beschloss, meine Forschung mit meinen eigenen Methoden und meiner Originalität voranzutreiben, die ich bis dahin gepflegt hatte.

Was genau meinst du mit Originalität?

Viele Forscher untersuchen Erdbeben durch Beobachtungen. Ich wollte keine Beobachtungsstudien machen. Stattdessen wollte ich mich ausschließlich auf rechnergestützte Datenanalyse und numerische Modellierung konzentrieren. Ich lege bei meiner Forschung großen Wert auf Originalität, weshalb ich nicht die Forschung anderer wiederholen wollte. Mein Ziel ist es, insgesamt eine höchst originelle Forschung zu fördern, indem ich mit Studierenden zusammenarbeite, selbst Ideen entwickle und diese mit Studierenden diskutiere.

Es scheint schwierig, den Entstehungsmechanismus von Mega-Erdbeben durch die Analyse von Beobachtungsdaten aufzuklären. Ihre Forschung wurde im Rahmen des Strategic International Collaborative Research Grant-Programms der Kobe University genehmigt und Sie werden an gemeinsamen Forschungsarbeiten mit Forschern aus Mexiko und Chile arbeiten. Können Sie uns mehr über diese spannende Zusammenarbeit erzählen?

Ich interessiere mich für mathematische und physikalische Ansätze, die Beobachtungsdaten aus Japan, Mexiko und Chile nutzen, um die Mechanismen des Erdbebengeschehens zu verstehen und vorherzusagen. Alle drei Länder liegen am pazifischen Rand, wo es wahrscheinlich zu Mega-Erdbeben kommt, wenn Meeresplatten unter Kontinentalplatten abtauchen.

Japan erlebte 2011 das große Erdbeben in Ostjapan; Chile erlebte 1960 das größte Erdbeben der Welt, das Valdivia-Erdbeben mit einer Stärke von 9,5, dann das Maule-Erdbeben im Jahr 2010 mit einer Stärke von 8,8 und Mexiko erlebte 2017 das Tehuantepec-Erdbeben mit einer Stärke von 8,2.

Darüber hinaus gibt es in diesen Ländern Gebiete mit seismischen Lücken, in denen über lange Zeiträume keine Erdbeben aufgetreten sind. Beispielsweise hat die Region Guerrero in Mexiko seit über 100 Jahren kein Erdbeben mehr erlebt. Ebenso gibt es in Chile eine seismische Bruchzone und in Japan den Nankai-Graben.

Zuvor habe ich meine derzeitigen Co-Forscher aus Mexiko und Chile im Rahmen des Urban Safety and Security Research Center-Programms nach Kobe eingeladen. Ich dachte, es wäre interessant, unsere Kräfte zu bündeln, da wir schon früher in Kontakt standen und unsere Forschungsinteressen übereinstimmen.

Warum hat der Zusammenhang zwischen langsamen Gleitereignissen (oder langsamen Erdbeben) an Plattengrenzen und großen Erdbeben in letzter Zeit viel Aufmerksamkeit erhalten?

Ein Slow-Slip-Ereignis ist ein um das Jahr 2000 in Japan entdecktes Phänomen, bei dem sich zwei Platten an einer Plattengrenze langsam in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Nach dem großen Hanshin-Awaji-Erdbeben richtete das National Research Institute of Earth Science and Disaster Resilience (NIED) in allen Regionen ein hochempfindliches seismisches Beobachtungsnetzwerk namens „Hi-NET“ ein. Japanische Inseln. Dieses Netzwerk erfasste tektonische Erschütterungen, die früher als Lärm galten, wie etwa die Vibrationen von Zügen und Lastwagen.

Eine detaillierte Untersuchung dieses Lärms ergab jedoch, dass er sorgfältig gürtelförmig auf der tiefen Ausdehnungsebene des hypothetischen Quellgebiets des Nankai-Graben-Erdbebens angeordnet ist (vom nördlichen Teil von Shikoku bis zur Region Tokai, die durch die Zentralregion verläuft). Teil). der Kii-Halbinsel).

Darüber hinaus hat die Japan Geospatial Information Authority an rund 1.300 Standorten in ganz Japan ein leistungsstarkes GPS-Beobachtungsnetzwerk eingerichtet, um Veränderungen der Landoberfläche im Laufe der Zeit zu beobachten. Dieses Netzwerk identifizierte langsame Gleitereignisse im Bungo-Kanal zwischen den Inseln Kyushu und Shikoku.

Anschließend wurden langsame Schlupfereignisse bei Flugzeugen tiefer in der Pazifikregion bestätigt, darunter in Kalifornien und Alaska in den Vereinigten Staaten sowie in Kanada und Neuseeland. Diese tieferen Ebenen sind Erweiterungen von Plattengrenzen, die sich in den seismischen Lückenzonen von Erdbeben mit Megaschub befinden.

Ich glaube, dass Computersimulationen solcher Slow-Slip-Ereignisse uns helfen sollten, den Mechanismus hinter Megabeben zu verstehen, Erdbeben mit einem gewissen Grad an Genauigkeit vorherzusagen und ihre Ergebnisse zu klären. Da wir mittlerweile wissen, dass langsame Erdbeben schnelle Erdbeben (regelmäßige Erdbeben) verursachen können, ist es einen Versuch wert.

Was sind Ihre zukünftigen Forschungspläne und -ziele?

Obwohl es ziemlich schwierig ist, den Hauptmechanismus für das Auftreten von Mega-Erdbeben aufzuklären, bin ich entschlossen, unsere gemeinsame Forschung stetig voranzutreiben und unsere Bemühungen als internationale gemeinsame Arbeiten zu veröffentlichen. Japan verfügt über eine Fülle hochwertiger Beobachtungsdaten und hat darauf basierend einzigartige Technologien entwickelt.

Mexikanische Forscher erstellen häufig mathematische Modelle, um das Auftreten von Erdbeben zu erklären, während einige chilenische Forscher Experten für künstliche Intelligenz sind. Daher wird unsere Zusammenarbeit bestimmte Ergebnisse hervorbringen.

Wir glauben, dass wir der wahren Natur von Megaerdbeben so nahe wie möglich kommen können, indem wir ein Temperaturstrukturmodell entwickeln, das die Beziehung zwischen Temperatur und Dehydrierung in Beziehung setzt (bei der Platten dazu neigen, zu verrutschen, wenn sie aufgrund des Temperatur- und Druckanstiegs dehydriert werden). zum eigentlichen Erdbeben. Veranstaltungen.

Es wird gesagt, dass es schwierig sei, Erdbeben genau vorherzusagen. Wird dies in Zukunft möglich sein?

Statistisch gesehen ist es wahrscheinlich, dass Erdbeben im Nankai-Trog alle 90 bis 150 Jahre auftreten, basierend auf früheren Erdbeben. Das größte Problem besteht darin, dass diese Vorhersagen keine aktuellen Beobachtungsdaten von hochempfindlichen Seismographen oder GPS nutzen. Im Fall des großen Erdbebens in Ostjapan im Jahr 2011 zeigten Daten, dass es unmittelbar vor dem Erdbeben zu langsamen Erdrutschen in Unterwassergebieten kam.

Wir hoffen, diese Daten einbeziehen zu können, um einen Zusammenhang zwischen Slow-Slip-Ereignissen und Mega-Thrust-Erdbeben zu finden und so die Vorhersagen zu verbessern. Robuste Erdbebenvorhersagen müssen drei Faktoren genau extrapolieren: Ort des Auftretens, Zeitpunkt des Auftretens und Stärke des Erdbebens.

Unter diesen drei Phänomenen ist es besonders schwierig vorherzusagen, wann ein Erdbeben auftreten wird. Ich hoffe, in ein paar Jahren Mega-Erdbeben mit einer geringeren Fehlerquote vorhersagen zu können. Zu diesem Zweck bemühe ich mich, die Ergebnisse meiner Forschung an die nächste Generation weiterzugeben, in der Hoffnung, dass sie zu zukünftigen Fortschritten beitragen.