До сих пор учёные могли определять, где зародилось сильное землетрясение, только постфактум — после того, как катастрофа уже случилась. Новый алгоритм SPAD, разработанный в МФТИ и Университете Иннополис, позволяет заглянуть вглубь тектонического разлома заранее. Он анализирует фоновую сейсмичность — слабые, незаметные для людей толчки — и находит зоны, где годами накапливается энергия для будущего мощного удара. Алгоритм успешно протестирован на данных по Камчатке, Курилам, Японии и разлому Сан-Андреас. В перспективе метод может стать основой для глобального картирования сейсмических рисков и улучшения систем предупреждения катастроф.
Учёные МФТИ и Университета Иннополис разработали алгоритм SPAD (Seismogenic Patches Detection), который обнаруживает наиболее опасные участки тектонических разломов, где зарождаются сильнейшие землетрясения. Результаты работы представлены «Газете.Ru».
Исследователям давно известно, что разломы в земной коре имеют сложную структуру. На их поверхности формируются прочные тектонические контакты, которые за счёт трения не позволяют берегам разлома смещаться. В этих зонах годами накапливается упругая энергия, которая затем внезапно высвобождается в виде мощного землетрясения. Раньше учёные могли определять расположение таких зон только постфактум, анализируя уже случившуюся катастрофу.
Доцент кафедры теоретической и экспериментальной физики геосистем МФТИ Алексей Остапчук пояснил: «Сильные землетрясения зарождаются в зонах, где, как считалось раньше, на протяжении многих лет отсутствуют землетрясения. Мы изменяем это представление и показываем, что в зонах зарождения сильнейших землетрясений инициируется большое число слабых землетрясений. И теперь у нас есть способ увидеть зоны зарождения сильных землетрясений за много лет до главного удара».
Алгоритм SPAD анализирует фоновую сейсмичность — слабые и незаметные для людей толчки, которые происходят постоянно. Они несут в себе отпечаток глубинной структуры разлома и позволяют «прощупать» его различные участки. Сначала алгоритм очищает каталог землетрясений от взаимосвязанных событий и афтершоков (толчков, следующих за сильными землетрясениями). Остаётся фоновая сейсмичность, которая отражает медленный, постоянный процесс деформации. Затем SPAD ищет зоны, где фоновые события группируются особенно плотно, и очерчивает их границы. Это и есть сейсмогенные зоны, где будут инициированы сильнейшие землетрясения.
SPAD работает без участия человека и экспертных подсказок. Он находит пространственные скопления событий, опираясь на два физических критерия: максимальное число кластеров и событий в них, а также характерное расстояние между фоновыми событиями.
Алгоритм проверили на реальных данных по Камчатке за последние 35 лет. Он одинаково успешно выявил как старые толчки (13 из 16, произошедших до 1990 года), так и современные (7 из 8, случившихся после 1990 года). Это доказывает, что сейсмогенные зоны — долгоживущие структуры, которые сохраняются на поверхности разлома десятилетиями. Алгоритм эффективно работает и в других сейсмоактивных регионах: на Курилах, в Японии, в зоне разлома Сан-Андреас. Учёные планируют повысить точность алгоритма. В перспективе метод может стать основой для глобального картирования тектонических контактов и более точной оценки сейсмической опасности в масштабах всей планеты.
