211service.com
Zemětřesení, sítě a složité téma předpovědi zemětřesení
Jedním z cílů výzkumu zemětřesení je poskytovat varování, která mohou zmírnit následky katastrofy. V současnosti se tyto pokusy omezují na varování na velkou vzdálenost, která odhadují riziko významného poškození v průběhu let nebo desetiletí, a na varování na velmi krátkou vzdálenost, v řádu několika sekund.
Ale vysoce kvalitní varování, že v příštích několika dnech nebo týdnech hrozí zemětřesení – období, které by mohlo umožnit rozsáhlou evakuaci – vědcům zemětřesení stále unikají.
Je možné, že tyto druhy varování nejsou v zásadě možné. Ale to nezabránilo vědcům hledat. Studium zemětřesení odhaluje všechny druhy skrytých vzorců ve způsobu jejich výskytu. Velká část této práce porovnávala vlastnosti konkrétních zemětřesení samotných, věci jako jejich velikost a dobu mezi po sobě jdoucími zemětřeseními.
To bylo odměňující, odhalovalo všechny druhy mocenských zákonů, které řídí věci, jako je počet událostí konkrétního rozsahu a rozdíl mezi hlavním otřesem a jeho největším následným otřesem.
Žádný z těchto vzorů se však dosud neukázal jako zvláště užitečný pro předpovědi v měřítku dnů nebo týdnů. Možná, říkají optimisté, vše, co je potřeba, je nový způsob uvažování o zemětřesení.
Dnes Gene Stanley a jeho kolegové z Bostonské univerzity představují právě takový nový přístup. Místo toho, aby studovali vlastnosti jednotlivých zemětřesení, tito lidé porovnávali vzorce zemětřesení na různých místech v Japonsku. Poté vytvoří síť, ve které propojí místa s podobnými vzory (viz obrázek výše).
To by se mohlo ukázat jako mocný přístup. Jedním z důvodů, proč je věda o zemětřesení tak složitá, je to, že budoucí otřesy zásadně závisí na historii zemětřesení v daném místě.
Abychom pochopili proč, dobrá analogie je s lesními požáry, které se také řídí mocenským zákonem ve svém rozložení velikosti. Je zřejmé, že velikost lesního požáru nezávisí na velikosti zápasu, který jej založí. Namísto toho je způsob šíření požáru do značné míry určován sítí spojení mezi stromy. Pokud není spojení, oheň se nemůže šířit.
Velikost lesního požáru tedy zásadně závisí na historii růstu stromů (něco, co lze v principu měřit, ale v praxi ne).
Mnoho seismologů se domnívá, že podobný proces vysvětluje rozložení velikosti zemětřesení. Zemětřesení nabývá na velikosti, pokud v okamžiku, kdy začíná, síť zlomů umožňuje jeho šíření. Velikost zemětřesení tedy závisí na historii poruchové sítě.
Ale i když tento síťový přístup způsobil revoluci v představách o tom, jak k zemětřesení dochází, pro předpověď zemětřesení v měřítku dnů udělal jen málo.
Seismologové samozřejmě dlouho zkoumali, zda regiony s podobnou minulostí budou mít podobnou budoucnost. Řečeno jazykem fyziky, tito lidé chtějí vědět, zda časová řada událostí v minulosti je prediktorem časových řad v budoucnosti.
Odpověď je kvalifikované ano. Pokud žijete v regionu, který v minulosti zažil velká zemětřesení, je dobré se vsadit, že je v budoucnu zažijete. Data však neumožňují předpovědi v měřítku, které nás zde zajímá.
Stanley a spol. udělali použití síťového přístupu ke studiu těchto časových řad. Identifikovali tedy oblasti v Japonsku s podobnou historií zemětřesení a poté zmapovali, jak jsou tyto oblasti vzájemně geograficky propojeny.
Výsledkem je síť, která odráží geografickou strukturu poruchové zóny, kterou popisuje. To se před použitím síťové vědy nikdy nestalo.
Vyvstává samozřejmě otázka, zda síťový přístup k historii zemětřesení bude předvídatelnější než tradiční analýza časových řad.
Stanley a spol. přednesli myšlenku zlepšení předpovědi zemětřesení na začátku své práce, ale pečlivě se vyhýbají diskusi o dopadu, který jejich přístup může mít na předpovědi zemětřesení.
Je to opomenutí, které mluví za mnohé. Ale tento přístup může stále pomoci objasnit a odhalit další tajemství vědy o zemětřesení.
Ref: arxiv.org/abs/1105.3415 : Zemětřesné sítě založené na podobných vzorcích činnosti