Wie maschinelles Lernen die Erdbebenvorhersage verbessern könnte

An anderen Orten, darunter auch auf Hawaii, wurden Fälle regelmäßiger Abstände zwischen Erdbeben ähnlicher Stärke festgestellt, aber diese sind die Ausnahme und nicht die Regel. Weitaus häufiger werden Wiederholungsintervalle als Durchschnittswerte mit großen Fehlermargen angegeben. In Gebieten, in denen es zu starken Erdbeben kommt, können diese Intervalle Hunderte von Jahren betragen, mit Unsicherheitsbalken, die sich ebenfalls über Hunderte von Jahren erstrecken. Offensichtlich ist diese Prognosemethode alles andere als eine exakte Wissenschaft.

Tom Heaton, Geophysiker am Caltech und ehemaliger leitender Wissenschaftler am USGS, ist skeptisch, dass wir jemals in der Lage sein werden, Erdbeben vorherzusagen. Er betrachtet sie weitgehend als stochastische Prozesse, das heißt, wir können Ereignissen Wahrscheinlichkeiten zuordnen, sie aber nicht mit einiger Genauigkeit vorhersagen.

„Physikalisch gesehen ist es ein chaotisches System“, sagt Heaton. Dem Ganzen liegen wichtige Beweise dafür zugrunde, dass das Verhalten der Erde geordnet und deterministisch ist. Aber ohne gute Kenntnisse darüber, was unter der Erde passiert, ist es unmöglich, ein Gefühl für diese Ordnung zu entwickeln. „Manchmal denken die Leute, wenn man das Wort ‚Chaos‘ sagt [you] „Das heißt, es ist ein Zufallssystem“, sagt er. „Chaotisch bedeutet, dass es so kompliziert ist, dass man keine Vorhersagen treffen kann.“

Aber da sich das Verständnis der Wissenschaftler darüber, was in der Erdkruste geschieht, weiterentwickelt und ihre Werkzeuge immer ausgereifter werden, ist es nicht unrealistisch zu erwarten, dass sich ihre Fähigkeit, Vorhersagen zu treffen, verbessern wird.

Langsames Schütteln

Wenn man bedenkt, wie wenig wir darüber quantifizieren können, was im Inneren des Planeten vor sich geht, macht es Sinn, dass eine Erdbebenvorhersage schon lange nicht mehr in Frage kommt. Doch Anfang der 2000er Jahre begannen zwei Entdeckungen, die Möglichkeit zu eröffnen.

Zunächst entdeckten Seismologen in einer tektonischen Region im Südwesten Japans ein seltsames seismisches Signal mit geringer Amplitude. Es dauerte Stunden bis zu mehreren Wochen und trat in einigermaßen regelmäßigen Abständen auf; Es war anders als alles, was sie zuvor gesehen hatten. Sie nannten es tektonisches Zittern.

Unterdessen fanden Geodäten, die die Cascadia-Subduktionszone untersuchten, einen riesigen Abschnitt vor der Küste des pazifischen Nordwestens der USA, wo eine Platte unter eine andere taucht, Hinweise auf Zeiten, in denen sich ein Teil der Kruste langsam in die entgegengesetzte Richtung zu ihrer üblichen Richtung bewegte. Dieses als langsames Gleitereignis bezeichnete Phänomen ereignete sich in einem dünnen Abschnitt der Erdkruste, der sich unterhalb der Zone befindet, die regelmäßig Erdbeben verursacht, wo höhere Temperaturen und Drücke einen größeren Einfluss auf das Verhalten der Gesteine ​​und die Art und Weise haben, wie sie interagieren.

Die Wissenschaftler, die Cascadia untersuchten, beobachteten auch die gleiche Art von Signal, die in Japan gefunden worden war, und stellten fest, dass es zur gleichen Zeit und am gleichen Ort wie diese langsamen Gleitereignisse auftrat. Eine neue Art von Erdbeben wurde entdeckt. Wie normale Erdbeben verteilen diese vorübergehenden Ereignisse – langsame Erdbeben – die Spannung in der Kruste neu, sie können jedoch über alle möglichen Zeitskalen hinweg stattfinden, von Sekunden bis zu Jahren. In einigen Fällen, wie in Cascadia, treten sie regelmäßig auf, in anderen Gebieten handelt es sich jedoch um Einzelfälle.

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