آیا بارش برف و باران در وقوع زلزله تاثیر دارد؟
غزل زیاری: به طور معمول، دانشمندان ابتدا به لایه های زیرزمینی زمین می روند تا به دنبال علل زمین لرزه باشند. مطالعات چند قرن گذشته نشان می دهد که برخورد صفحات تکتونیکی و حرکت گسل ها و شکاف های زیرزمینی عامل اصلی زلزله است.
با این حال، اکنون دانشمندان MIT به این نتیجه رسیده اند که برخی از رویدادهای آب و هوایی نیز ممکن است در ایجاد برخی زمین لرزه ها نقش داشته باشند.
نتیجه این مطالعه که در Science Advances منتشر شده است، نشان می‌دهد که دوره‌های بارش شدید برف و باران در سال‌های اخیر ممکن است روی وقوع یک سری زمین‌لرزه‌ها در شمال ژاپن تأثیر داشته باشد. این اولین مطالعه ای است که نشان می دهد شرایط آب و هوایی می تواند در ایجاد برخی زمین لرزه ها نقش داشته باشد.
ویلیام فرانک، نویسنده این مطالعه و استادیار دپارتمان علوم زمین، جو و سیاره (EAPS) در دانشگاه MIT، می‌گوید: «ما می‌بینیم که بارش برف روی سطح زمین بر تنش زیرسطحی تأثیر می‌گذارد وضعیت و زمان وقوع بارندگی های شدید به نوعی با شروع ازدحام زلزله مرتبط است. بنابراین می توان گفت که آب و هوا به وضوح بر واکنش زمین جامد تأثیر می گذارد و زلزله نیز بخشی از این واکنش است.
مطالعه جدید بر مجموعه ای از زمین لرزه های پایدار در شبه جزیره نوتو ژاپن تمرکز دارد. اعضای گروه دریافتند که فعالیت لرزه ای در منطقه به طور شگفت انگیزی با تغییرات خاص در فشار زیرسطحی تحت تأثیر بارش فصلی برف و الگوهای بارش مرتبط است. البته این ارتباط جدید بین زلزله و آب و هوا احتمالا منحصر به ژاپن نیست و زلزله در سایر نقاط جهان نیز رخ می دهد.
تاثیر گرمایش زمین بر وقوع زلزله
دانشمندان بر این باورند که با گرم شدن زمین، احتمالاً تأثیر آب و هوا بر زمین لرزه ها افزایش می یابد. فرانک ادامه داد: با تغییر اقلیم، اگر شاهد بارش شدیدتر و توزیع بیشتر آب در جو، اقیانوس‌ها و قاره‌ها باشیم، این امر نحوه تنش‌های پوسته زمین را تغییر می‌دهد و قطعاً اثراتی خواهد داشت که باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. ” ”
از اواخر سال 2020، صدها زلزله کوچک در شبه جزیره نوتو ژاپن (منطقه کوچکی که از شمال جزیره اصلی ژاپن به سمت دریای ژاپن امتداد دارد) رخ داده است. فعالیت لرزه‌ای نوتو به‌عنوان «ازدحام زمین‌لرزه» (الگویی از زمین‌لرزه‌های متعدد و پیوسته بدون یک تکان یا تکان اصلی یا تأثیر لرزه‌ای آشکار) نامیده می‌شود، برخلاف یک توالی زمین لرزه معمولی که با یک لرزش اصلی شروع می‌شود و پس از آن چند تکه می‌شود. پس لرزه ها محرک.)
مطالعه الگوی شبه جزیره نوتو
اعضای تیم MIT و همکاران ژاپنی آنها سعی کردند الگویی ازدحام پیدا کنند که زمین لرزه های جاری را توضیح دهد. آنها ابتدا کاتالوگ زلزله آژانس هواشناسی ژاپن را که حاوی داده های مربوط به فعالیت های لرزه ای در سراسر کشور در طول زمان است، بررسی کردند و زمین لرزه های شبه جزیره نوتو را بررسی کردند که جدیدترین انبوه زمین لرزه ها در 11 سال گذشته را تجربه کرده است.
آنها با بررسی داده‌های لرزه‌ای، تعداد رخدادهای لرزه‌ای رخ داده در منطقه را در طول زمان شمارش کردند و دریافتند که زمان وقوع زمین‌لرزه‌ها قبل از سال 2020 در مقایسه با پایان سال 2020 (زمانی که زمین‌لرزه‌ها شدیدتر و فراوان‌تر شدند)، نشان‌دهنده شروع آن است. از یک ازدحام لرزه ای)، پراکنده و غیر مرتبط.
سپس دانشمندان به مجموعه داده دوم روی آوردند: اندازه‌گیری‌های لرزه‌ای که توسط ایستگاه‌های نظارتی در همان دوره 11 ساله انجام شد. هر ایستگاه هر حرکت یا لرزش محلی را ثبت می‌کرد و مقایسه لرزش‌های ثبت‌شده در یک ایستگاه با لرزه‌های ثبت‌شده در ایستگاه دیگر، ایده خوبی از سرعت انتشار موج لرزه بین ایستگاه‌ها به دانشمندان داد. این “سرعت لرزه ای” به ساختار زمین اشاره دارد که از طریق آن موج لرزه ای منتشر می شود. وانگ از اندازه گیری های ایستگاه برای محاسبه سرعت لرزه ای بین هر ایستگاه در داخل و اطراف نوتو در 11 سال گذشته استفاده کرد.
در مرحله بعد، محققان سرعت لرزه ای در زیر شبه جزیره نوتو را ترسیم کردند و الگوی شگفت انگیزی پیدا کردند: در سال 2020، زمانی که به نظر می رسید ازدحام زمین لرزه شروع شده است، تغییرات سرعت لرزه ای با فصول همگام بود. فرانک گفت: «ما باید توضیح می دادیم که چرا با این تغییرات فصلی سروکار داریم.
فشار برف و زلزله
از اعضای تیم این سوال پرسیده شد: آیا ممکن است تغییرات محیطی از فصلی به فصل دیگر بر ساختار زیرین زمین تأثیر بگذارد به نحوی که باعث ایجاد زمین لرزه های گسترده شود؟ و سپس آنها به روش خاصی مطالعه کردند که چگونه بارش فصلی بر “فشار سیال منفذی” زیرزمینی (یعنی فشار اعمال شده توسط مایعات در شکاف های زمین در سنگ بستر) تأثیر می گذارد.
فرانک توضیح داد: «وقتی باران یا برف می‌بارد، این وزن اضافی فشار منافذ را افزایش می‌دهد و باعث می‌شود امواج لرزه‌ای آهسته‌تر حرکت کنند. هنگامی که تمام آن وزن از طریق تبخیر یا جریان از دست می‌رود، فشار منفذی ناگهان کاهش می‌یابد و امواج لرزه‌ای سرعت می‌گیرند.»
وانگ و کوی، دو دانشمند ژاپنی که در این تحقیق شرکت داشتند، یک مدل هیدرومکانیکی از شبه جزیره نوتو برای شبیه سازی فشار منافذ زیرین در 11 سال گذشته در پاسخ به تغییرات فصلی در بارش ایجاد کردند. آنها داده‌های هواشناسی، از جمله اندازه‌گیری روزانه برف، بارندگی و تغییرات سطح دریا در یازده سال گذشته را مدل‌سازی کردند و از این مدل برای ردیابی تغییرات فشار حفره‌ای بیش از حد در زیر شبه‌جزیره نوتو قبل و در طول ازدحام زلزله استفاده کردند. آنها این جدول زمانی تغییر فشار منفذی را با تصویر در حال تحول سرعت لرزه ای خود مقایسه کردند.
ما مشاهدات سرعت لرزه ای انجام دادیم و مدل فشار حفره های اضافی را داشتیم. فرانک می‌گوید با روی هم قرار دادن آنها، می‌توانستیم ببینیم که چقدر با هم مطابقت دارند.
دانشمندان دریافتند که توافق بین مدل و مشاهدات زمانی قوی‌تر بود که آنها در داده‌ها بارش برف و به خصوص بارش برف سنگین داشتند تا زمانی که آنها فقط باران و سایر رویدادها را در نظر گرفتند. به عبارت دیگر، ازدحام زلزله نوتو را می توان تا حدی با بارش های فصلی و به ویژه بارش برف سنگین توضیح داد.
فرانک ادامه داد: «می‌توانیم ببینیم که زمان وقوع این زمین‌لرزه‌ها مربوط به دوره‌های متعدد بارش برف سنگین است. ما معتقدیم که یک ارتباط فیزیکی بین این دو رویداد وجود دارد.»
محققان گمان می کنند که بارش برف سنگین و بارش های سنگین مشابه می تواند در ایجاد زمین لرزه در سایر نقاط جهان نقش داشته باشد. با این حال، آنها هنوز هم فرض می کنند که محرک اصلی زلزله همیشه از زیر زمین منشا می گیرد.
فرانک می‌گوید: «اگر می‌خواهیم ابتدا بفهمیم زلزله‌ها چگونه اتفاق می‌افتند، بیایید به تکتونیک صفحه‌ای که اولین علت زمین‌لرزه است نگاهی بیندازیم. اما عوامل دیگری نیز می توانند بر زمان و نوع زلزله تأثیر بگذارند. در اینجا به عوامل کنترل کننده درجه دوم می رسیم که البته شامل آب و هوا نیز می شود یکی این یکی از آن عوامل ثانویه است.»
منبع: news.mit.edu
۵۴۳۲۱
