13 May 2022, 17:00 Анна Солдатенко

Ученые опровергли самую популярную модель предсказания «следовых» толчков землетрясений

Расчеты российских ученых опровергли базовое положение наиболее используемой модели сейсмичности ETAS. Согласно ей, количество так называемых афтершоков — «следовых» толчков — землетрясения строго зависит от его магнитуды. Авторы показали явные недостатки модели и на реальных данных продемонстрировали: число таких событий описывается экспонентой в широком диапазоне значений по шкале Рихтера. Результаты исследователей помогут строить более точные прогнозы и обеспечивать большую безопасность населения и инфраструктуры сейсмоактивных регионов.

Ученые опровергли самую популярную модель предсказания «следовых» толчков землетрясений

Предсказание землетрясений и особенно их «следовых» толчков-афтершоков важно для обеспечения безопасности как населения, так и инфраструктуры. Недооценка чревата разрушениями, ранениями и гибелью людей; завышать опасность тоже нельзя: например, постройка особо устойчивых зданий требует значительных материальных затрат.

Сейчас чаще всего используется модель сейсмоактивности ETAS, созданная в конце прошлого века. Согласно ей, число афтершоков почти однозначно определяется магнитудой основного толчка, а естественный разброс значений подчиняется распределению с ярко выраженным ненулевым наиболее вероятным значением. Такое распределение вероятностей называется пуассоновским и представляет собой довольно пологий «холм» вероятностей.

«Недавно мы с французским коллегой вывели закон продуктивности землетрясений, в соответствии с которым количество афтершоков является случайной величиной с распределением экспоненциального вида. Он был установлен для интервала магнитуд повторных толчков на две единицы меньше магнитуд основного толчка. В новой работе мы решили проверить, будет ли сохраняться экспоненциальный закон при увеличении диапазона магнитуд», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Петр Шебалин, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН, директор Института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН.

Сотрудники ИТПЗ РАН (Москва) вместе с коллегами из Кольского филиала Единой геофизической службы (Апатиты) апробировали предложенный закон на данных с островной части Японии, где магнитуда землетрясений с 2000 года в основном составляет около 1 по шкале Рихтера (такие события регистрируют только очень чувствительные приборы), а землетрясения магнитудой 6 и выше (повреждаются постройки и заметно двигается мебель) происходят несколько раз в год.

Результаты расчетов показали, что экспоненциальная форма закона продуктивности сохраняется в диапазоне магнитуд афтершоков до пяти единиц относительно «родительского» землетрясения. Математический анализ также демонстрирует, что число «потомков» оказывается слабо зависящим от магнитуды «родителя» и не подчиняется распределению Пуассона. Поскольку именно на нем и строится ETAS, это можно считать опровержением состоятельности ее базового принципа — и всей модели в целом. 

«Мы на практике показали, что она не соответствует действительности, а потому не может дать достаточно точное предсказание при прогнозировании сейсмоактивности. Мы надеемся, что наши результаты позволят создать модифицированную модель ETAS, не имеющую недостатков своей предшественницы», — подводит итог Петр Шебалин.

Source:  Пресс-служба РНФ

News article publications

Read also

Новая матмодель позволит повысить эффективность бурения скважин
Система способна представить удобную выжимку самой важной информации из разрозненных геофизических данных. Так можно не только охарактеризовать новую скважину, но и скорректировать направление ее бурения
Engineering Geology
Geophysics
Machine learning
Mathematical modeling
12 July 2023
Ученые ищут разгадку геологической структуры Срединного Тянь-Шаня
Они разработали двухмерную геолого-геофизическую модель, с помощью которой оценили деформации, происходящие на этой территории в условиях субмеридионального сжатия и связанные с альпийской активизацией Тянь-Шаня
Geology
Geophysics
Mathematical modeling
15 April 2022
Микроволновые разряды помогут управлять сверхзвуковыми летательными аппаратами
Физики и механики разработали теоретическую модель, описывающую процесс формирования нитевидных микроволновых разрядов в газах. В этом случае газ нагревается до температур порядка 830°С и выше, и в нем формируется большое количество заряженных и возбужденных частиц. Это явление можно использовать в аэродинамике и космонавтике, чтобы воздействовать на потоки газа вблизи летательных аппаратов и тем самым управлять полетом, поскольку эти структуры влияют на скорость и траекторию движения аппарата.
Cosmonautics
Mathematical modeling
Plasma Physics
Space
22 March 2024
В разных участках болот выбросы парниковых газов могут отличаться в 150 раз
Ученые выяснили, что в разных участках одного и того же верхового — то есть питаемого осадками — болота выброс парникового газа метана в атмосферу различается примерно в 150 раз. Это связано с тем, что поверхность болот крайне неоднородна: здесь можно выделить несколько микроландшафтов — затопленные участки, низменности, кочки и гряды, поросшие растительностью, — и все они с разной интенсивностью выделяют метан. Такое наблюдение поможет строить более точные модели выбросов парниковых газов и тем самым оценить вклад болот в потепление климата.
Agrophysics
Geology
Geophysics
20 March 2024
Цифровые астроциты улучшили память нейросети на 20%
Ученые разработали первую в мире нейронную сеть, полностью построенную на принципах взаимодействия клеток реального головного мозга. Так, модель воспроизводит передачу сигналов не только между нервными клетками, но и между нейронами и астроцитами — вспомогательными клетками мозга. Эксперименты показали, что «подключение» астроцитов в работу нейросети улучшает ее способность «запоминать», то есть воспроизводить ранее полученную информацию, на 20%.
Cognitive Sciences
Mathematical modeling
Neural networks
30 January 2024
Микробы в вечной мерзлоте могут помешать резкому потеплению климата
Ученые выяснили, что высокое разнообразие микроорганизмов, населяющих зону вечной мерзлоты, может значительно снизить скорость потепления атмосферы у поверхности Земли. По мере таяния многолетнемерзлых грунтов микробы начинают выделять метан и, если видов бактерий мало, в определенный момент произойдет массовый выброс этого парникового газа. Высокое же видовое богатство приведет к меньшему — в масштабе нескольких градусов — нагреву воздуха планеты.
Geology
Mathematical modeling
Microbiology
13 December 2023