Ученые обнаружили источник таинственного глобального цунами 2021 года, вызванного землетрясением магнитудой 8,2

Ученые обнаружили источник загадочного цунами 2021 года, которое прокатилось волнами по всему земному шару.

В августе 2021 года вблизи Южных Сандвичевых островов произошло землетрясение магнитудой 7,5, вызвавшее цунами, которое прокатилось по всему земному шару. Эпицентр находился на глубине 47 километров от поверхности Земли - слишком глубоко, чтобы вызвать цунами, - а длина разрыва составляла почти 400 километров, что должно было вызвать гораздо более сильное землетрясение.

Сейсмологи были озадачены и пытались понять, что же на самом деле произошло в тот день в далекой Южной Атлантике.

Новое исследование показало, что землетрясение было не одним событием, а пятью, серией субземлетрясений, произошедших в течение нескольких минут. Третьим субземлетрясением было более мелкое и медленное землетрясение магнитудой 8,2, которое произошло на глубине всего 15 километров. Это необычное, "скрытое" землетрясение, вероятно, и стало причиной всемирного цунами.

Исследование было опубликовано в журнале AGU Geophysical Research Letters, который публикует короткие по формату, высокоэффективные работы с последствиями, охватывающими науки о Земле и космосе.

По словам ведущего автора исследования Чже Цзя, сейсмолога из Калифорнийского технологического института, землетрясение на Южных Сандвичевых островах было сложным, с несколькими субземлетрясениями, и его сейсмический сигнал было трудно интерпретировать. Землетрясение магнитудой 8,2 было скрыто в клубке сейсмических волн, которые мешали друг другу в течение всего события. Сигнал скрытого землетрясения был неясен до тех пор, пока Цзя не отфильтровал волны с гораздо большим периодом, вплоть до 500 секунд. Только после этого стал понятен сигнал землетрясения длительностью 200 секунд, на который, по словам Цзя, пришлось более 70% энергии, высвободившейся во время землетрясения.

"Третье событие является особенным, потому что оно было огромным и беззвучным", - сказал Цзя. "В данных, которые мы обычно рассматриваем [для мониторинга землетрясений], оно было почти незаметным".

Прогнозирование опасности сложных землетрясений может быть затруднено, как показало землетрясение на Южных Сандвичевых островах. Геологическая служба США сначала сообщила о землетрясении магнитудой 7,5 и только на следующий день добавила событие магнитудой 8,2, когда неожиданное цунами обрушилось на берега на расстоянии до 10 000 километров от места возникновения.

"Нам необходимо переосмыслить наши способы уменьшения опасности землетрясений и цунами. Для этого нам необходимо быстро и точно определить истинные размеры сильных землетрясений, а также их физические процессы", - сказал Цзя.

Поскольку землетрясения такого типа могут привести к неожиданным цунами, очень важно улучшить наши прогнозы". "При таких сложных землетрясениях землетрясение происходит, и мы думаем: "О, оно было не таким уж большим, нам не нужно беспокоиться". А потом приходит цунами и наносит большой ущерб", - говорит Джудит Хаббард, геолог из Сингапурской обсерватории Земли, которая не принимала участия в исследовании. "Это исследование - прекрасный пример того, как мы можем понять, как происходят эти события, и как мы можем быстрее их обнаружить, чтобы иметь больше возможностей для предупреждения в будущем".

Коварные сейсмические сигналы

Когда происходит землетрясение, оно посылает волны вибрации через Землю. Глобальная сеть сейсмомониторов использует эти сейсмические волны для точного определения времени, места, глубины и магнитуды землетрясения. По словам Цзя, обычный мониторинг часто фокусируется на коротких и средних периодах волн, а более длительные периоды могут быть упущены. Но даже включение длинных периодов в мониторинг само по себе недостаточно, чтобы уловить сложные землетрясения с беспорядочными сейсмическими сигналами.

"Трудно найти второе землетрясение, потому что оно погребено в первом", - сказал Цзя. "Такие сложные землетрясения наблюдаются очень редко". ... И если мы не используем правильный набор данных, мы не сможем увидеть, что было скрыто внутри".

Простое землетрясение можно легко определить и описать, сказал Цзя. Но сложное землетрясение необходимо тщательно разложить на составные части, чтобы выяснить, какая уникальная комбинация более простых землетрясений создала сложное землетрясение.

Цзя и его коллеги разработали алгоритм для разделения сейсмических сигналов во время таких беспорядочных землетрясений. "Разлагая" сложные сигналы землетрясений на более простые формы, используя волны с различными периодами (от 20 до 500 секунд), алгоритм может определить местоположение и свойства различных субземлетрясений. Это похоже на то, как если бы человек с идеальным звуком услышал пять диссонирующих нот одновременно, но при этом смог бы определить каждую ноту в отдельности.

"Я думаю, что многие люди испытывают страх, пытаясь работать над подобными событиями", - сказал Хаббард. "То, что кто-то захотел действительно покопаться в данных, чтобы разобраться в этом, действительно полезно".

И Цзя, и Хаббард отметили, что долгосрочной целью является автоматизация обнаружения таких сложных землетрясений, как мы можем сделать это для простых землетрясений. В случае землетрясения 2021 года цунами было небольшим, когда оно достигло берегов, и большинство постоянных жителей отдаленных вулканических островов - пингвины. Однако сложные землетрясения могут представлять значительную опасность, если они вызовут более мощное цунами или произойдут в густонаселенном регионе.