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# Fisica# Geofisica# Analisi dei dati, statistica e probabilità

Modelli di attività sismica prima dei terremoti principali

La ricerca identifica i pre-sismi come possibili indicatori di grandi terremoti che stanno per arrivare.

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I terremoti sono disastri naturali che possono causare danni gravi agli edifici e perdita di vite umane. Capire i loro schemi può aiutare a prevedere quando possono verificarsi terremoti più forti. Le ricerche hanno dimostrato che ci sono più terremoti più piccoli, chiamati scosse precursori, nei giorni che precedono un terremoto più grande, noto come Scossa principale. Questo fenomeno fa parte di quello che si chiama legge di Omori inversa.

Introduzione ai modelli dei terremoti

Quando si verifica un grande terremoto, di solito è seguito da tremori più piccoli chiamati scosse secondarie. Un principio noto, chiamato legge di Omori-Utsu, spiega come le scosse secondarie diminuiscono in frequenza nel tempo dopo la scossa principale. Suggerisce che il numero di scosse secondarie diminuisce rapidamente ma può durare per giorni o settimane.

Al contrario, la legge di Omori inversa suggerisce che il numero di terremoti aumenta prima della scossa principale, ma questo concetto non è stato studiato molto. Molti scienziati credono che riconoscere un modello nell'attività aumentata poco prima di un grande terremoto potrebbe essere un passo cruciale nella previsione di questi eventi.

Studio dei terremoti in California del Sud

Recenti studi si sono concentrati sui dati dei terremoti in California del Sud, che ha un ricco catalogo di attività sismica. I ricercatori volevano confermare se c'è davvero un aumento del numero di terremoti giusto prima di una scossa principale e esplorare le implicazioni di questa scoperta.

La ricerca ha coinvolto l'analisi di un elenco dettagliato di terremoti, notando quali erano scosse principali, scosse precursori e scosse secondarie. Guardando questi dati, i ricercatori potevano vedere se il numero di terremoti più piccoli aumentava effettivamente nei giorni che precedevano eventi più grandi.

Analisi dei dati dei terremoti

Per capire il modello delle scosse precursori, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per identificare le scosse principali e le loro scosse secondarie. Hanno ordinato i terremoti in base alla loro dimensione ed esaminato un periodo di tempo stabilito prima di ogni scossa principale.

Dopo aver esaminato i dati, i risultati hanno indicato che, in media, si sono verificati più terremoti nei giorni che precedevano le scosse principali. Questo aumento non era così forte in alcuni casi, specialmente utilizzando una soglia più bassa per misurare le dimensioni dei terremoti.

I ricercatori hanno anche esaminato come si comportavano le scosse secondarie dopo le scosse principali. Hanno scoperto che la legge di Omori-Utsu non sempre si applicava a molte scosse principali, suggerendo che potrebbe valere solo in un senso statistico su molti eventi.

Importanza della previsione dei terremoti

I terremoti possono avere effetti devastanti, e sapere quando potrebbero verificarsi può salvare vite e proprietà. Sono state sviluppate varie strategie per ridurre i danni dai terremoti, specialmente in aree che li sperimentano frequentemente.

Tuttavia, un metodo affidabile per prevedere i terremoti non è ancora stato stabilito. Le attuali previsioni si basano sulla comprensione dei modelli esistenti e delle leggi sismiche empiriche.

Modelli statistici, come il modello di sequenza di aftershock di tipo epidemico (ETAS), sono stati utilizzati per studiare i tassi di aftershock dopo una scossa principale. Questi modelli sono preziosi ma non possono prevedere quando si verificherà una scossa principale.

Indagine sui metodi di previsione dei terremoti

C'è un attivo interesse per le tecniche di previsione dei terremoti. I ricercatori stanno testando diversi modelli statistici per vedere se possono migliorare come prevediamo i terremoti. L'obiettivo è aumentare le possibilità di prevedere con precisione quando potrebbe verificarsi un grande terremoto basato su segnali osservabili.

Questo studio ha esaminato i tassi di scosse precursori e i tassi di aftershock dopo le scosse principali. Confrontando il numero di terremoti in un periodo specificato prima delle scosse principali con periodi randomizzati, i ricercatori cercavano un modello che suggerisse un'attività aumentata.

Risultati dai cataloghi di terremoti

Due cataloghi sono stati utilizzati per l'analisi: uno che copre 40 anni e un altro che copre un periodo di 10 anni. Il catalogo più lungo aveva più dati, il che ha permesso ai ricercatori di raccogliere risultati più significativi. In entrambi i casi, il numero medio di scosse precursori era più alto del previsto nei giorni che precedevano le scosse principali, indicando che l'attività sismica aumentata può essere anticipata.

I dati hanno rivelato che la maggior parte delle scosse principali aveva più scosse precursori entro un periodo di tempo specificato rispetto a quello che ci si aspetterebbe normalmente sulla base di una selezione casuale. Questo suggerisce che la legge di Omori inversa può essere utile per comprendere i modelli dei terremoti.

Sfide e limitazioni nella previsione dei terremoti

Anche se i risultati supportano l'idea che le scosse precursori possono indicare una imminente scossa principale, rimangono delle sfide. Non ogni terremoto significativo ha un aumento notevole di scosse precursori. A volte, appaiono in aree con bassa attività, rendendo più difficile prevedere eventi maggiori.

Inoltre, utilizzando modelli statistici, come il modello ETAS, i ricercatori hanno scoperto che questi modelli spesso non riproducevano completamente l'attività aumentata vista nei dati reali. Questo suggerisce che i modelli attuali potrebbero mancare di fattori importanti che influenzano come si verificano i terremoti.

Conclusione

Questa ricerca aggiunge alla crescente comprensione di come terremoti più piccoli possano segnalare quelli più grandi. Sottolinea l'importanza di monitorare l'attività sismica e sviluppare migliori metodi di previsione. Un'attività aumentata di scosse precursori prima di un grande terremoto potrebbe fornire informazioni essenziali che aiutano a mitigare i rischi di disastro.

Lo studio continuo dei modelli sismici e lo sviluppo di modelli accurati potrebbero aprire la strada a previsioni di terremoti migliorate in futuro. Riconoscendo i segnali che precedono i terremoti maggiori, potrebbe essere possibile salvare vite e ridurre i danni alle proprietà in caso di questi disastri naturali.

In sintesi, riconoscere l'aumento del tasso di terremoti prima delle scosse principali potrebbe fornire uno strumento prezioso nella previsione di eventi sismici significativi. Comprendere questi modelli aiuta a formare migliori strategie per la preparazione e risposta ai disastri, portando infine a comunità più sicure in regioni soggette ai terremoti.

Fonte originale

Titolo: Increased earthquake rate prior to mainshocks

Estratto: According to the Omori-Utsu law, the rate of aftershocks after a mainshock decays as a power law with an exponent close to 1. This well-established law was intensively used in the past to study and model the statistical properties of earthquakes. Moreover, according to the so-called inverse Omori law, the rate of earthquakes should also increase prior to a mainshock -- this law has received much less attention due to its large uncertainty. Here, we mainly study the inverse Omori law based on a highly detailed Southern California earthquake catalog, which is complete for magnitudes larger than M>0.3. First, we develop a technique to identify mainshocks, foreshocks, and aftershocks. We then find, based on a statistical procedure we developed, that the rate of earthquakes is higher a few days prior to a mainshock. We find that this increase is much smaller for a catalog with a magnitude threshold of m over 2.5 and for the Epidemic-Type Aftershocks Sequence (ETAS) model catalogs, even when used with a small magnitude threshold. We also analyze the rate of aftershocks after mainshocks and find that the Omori-Utsu law does not hold for many individual mainshocks and that it may be valid only statistically when considering many mainshocks together. Yet, the analysis of the ETAS model based on the Omori-Utsu law exhibits similar behavior as that of the real catalogs, indicating the validity of this law.

Autori: Eitan E. Asher, Shlomo Havlin, Shay Moshel, Yosef Ashkenazy

Ultimo aggiornamento: 2023-08-25 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://arxiv.org/abs/2302.04326

Fonte PDF: https://arxiv.org/pdf/2302.04326

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia arxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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