دانشمندان MIT به‌تازگی متوجه شده‌اند که برخی رویدادهای آب و هوایی نیز امکان دارد در وقوع زمینلرزهها نقش داشته باشند.
به گزارش تکناک، زمانی که دانشمندان به دنبال دلیل زلزله هستند، جست‌وجوی آنها اغلب از زیر زمین شروع می‌شود. مطالعات لرزه‌ای قرن‌هاست که نشان داده‌اند لرزش زمین بیشتر توسط برخورد صفحات تکتونیکی و حرکت گسل‌ها و شکاف‌های زیرزمینی ایجاد می‌شود.
امّا اکنون محققان MIT بارش برف و باران شدید را با موج زمینلرزهها در شمال ژاپن مرتبط می‌دانند و نشان می‌دهند که رویدادهای شدید آب و هوایی می‌توانند با تغییر فشارهای زیرزمینی باعث تحریک فعالیت لرزه‌ای شوند.
این مطالعۀ پیشگامانه، پتانسیل آب و هوا را برای تأثیرگذاری بر رویدادهای زمین‌شناسی، با مفاهیمی برای درک عوامل دخیل در زمینلرزه در سراسر جهان با پیشرفت تغییرات آب و هوایی نشان می‌دهد.
فهرست مطالب
فعالیت‌های زمین لرزه‌ای و بینش‌های اقلیمی
در مطالعه‌ای که به تازگی در مجلۀ Science Advances منتشر شد، محققان گزارش کردند که دوره‌های بارش شدید برف و باران به احتمال زیاد در ایجاد موج زمین‌لرزه‌های چند سال گذشته در شمال ژاپن نقش داشته است. این تحقیق اولین مطالعه‌ای است که نشان می‌دهد شرایط آب و هوایی می‌تواند باعث ایجاد برخی زمینلرزهها شود.
ویلیام فرانک، نویسندۀ این مطالعه گفت: ما در تحقیقات جدید خود متوجه شدیم که بارش برف و سایر بارش‌های محیطی در سطح زمین، بر وضعیت تنش زیرزمینی تأثیر می‌گذارد و زمان‌بندی رویدادهای بارش شدید با شروع این زمینلرزهها ارتباط درستی دارند. بنابراین آب و هوا به وضوح بر واکنش زمین تأثیر دارد و بخشی از این واکنش، زلزله است.
مطالعۀ جدید بر مجموعه‌ای از زمین لرزه‌های جاری در شبه جزیرۀ نوتو ژاپن متمرکز است. محققان کشف کردند که فعالیت زمین لرزه‌ای در این منطقه به‌طور شگفت‌انگیزی با تغییرات خاصی در فشار زیرزمینی هماهنگ است و این تغییرات تحت تأثیر الگوهای فصلی بارش برف و باران می‌باشد. دانشمندان گمان می‌کنند که این ارتباط جدید بین زلزله و آب و هوا امکان دارد منحصر به ژاپن نباشد و می‌تواند در لرزاندن سایر نقاط جهان نیز نقش داشته باشد.
محققان پیش‌بینی می‌کنند که تأثیر آب و هوا بر زمینلرزهها ممکن است با گرم شدن کرۀ زمین بیشتر شود.
فرانک بیان کرد: اگر آب و هوای در حال تغییر با رویدادهای بارش شدیدتر ادغام شود، باید انتظار توزیع مجدد آب در جو، اقیانوس‌ها و قاره‌ها را نیز داشته باشیم، که این موضوع شیوۀ بارگیری پوستۀ زمین را تغییر خواهد داد.
تحلیل الگوهای زمین لرزه‌ای
از اواخر سال 2020، صدها زمین لرزۀ کوچک، شبه جزیرۀ نوتو ژاپن را به لرزه درآورده است. برخلاف یک زمین لرزۀ معمولی که به عنوان یک شوک اصلی شروع می‌شود و با یک سری پس‌لرزه به اتمام می‌رسد، فعالیت زمین‌لرزه‌ای شبه جزیرۀ نوتو یک ازدحام زمین‌لرزه‌ای می‌باشد که به معنای الگویی از زمین‌لرزه‌های متعدد و مداوم بدون شوک اصلی یا محرک لرزه‌ای آشکار است.
هدف محققان MIT به همراه دانشمندان ژاپنی، یافتن هر گونه الگوی ازدحام بود که می‌تواند زمین‌لرزه‌های مداوم این منطقه را توضیح دهد. آنها با بررسی کاتالوگ زمین‌لرزه‌های آژانس هواشناسی ژاپن که داده‌هایی را در مورد فعالیت زمین‌لرزه‌ای در سراسر این کشور در طول زمان ارائه می‌دهد، تحقیقات خود را آغاز کردند. تمرکز آنها بر زمین‌لرزه‌های شبه جزیرۀ نوتو در 11 سال گذشته بود که در طی این مدت، این منطقه فعالیت‌های دوره‌ای زمینلرزه از جمله جدیدترین موج زمینلرزه را تجربه کرده است.
با داده‌های لرزه‌ای از این کاتالوگ، محققان تعداد رخدادهای زمین‌لرزه‌ای را که در طول زمان در این منطقه رخ داده است، شمارش کردند و فهمیدند که زمان‌بندی زمین‌لرزه‌های قبل از سال 2020، در مقایسه با اواخر سال 2020 یعنی زمانی که زمینلرزهها شدیدتر و خوشه‌ای شدند، پراکنده و نامرتبط به نظر می‌رسند.
تغییرات فصلی و واکنش‌های زمین‌لرزه‌ای
بعد از این مرحله، دانشمندان مجموعه دادۀ دومی از اندازه‌گیری‌های لرزه‌ای که توسط ایستگاه‌های پایش در همان دورۀ 11 ساله گرفته شده بود را بررسی کردند.
هر ایستگاه به‌طور پیوسته هرگونه جابه‌جایی یا لرزش محلی را که رخ می‌دهد، ثبت می‌کند. ثبت لرزش از یک ایستگاه به ایستگاه دیگر می‌تواند به دانشمندان ایده‌ای دربارۀ سرعت حرکت موج لرزه‌ای بین ایستگاه‌ها بدهد. این سرعت لرزه‌ای مربوط به ساختار زمین است که موج لرزه‌ای از آن عبور می‌کند.
وانگ از اندازه‌گیری‌های ایستگاه برای محاسبۀ سرعت لرزه‌ای بین هر ایستگاه در نوتو و اطراف آن در 11 سال گذشته استفاده کرد.
محققان تصویری در حال تکامل از سرعت لرزه‌ای در زیر شبه جزیرۀ نوتو ایجاد کردند و الگوی شگفت‌انگیزی را دیدند که در سال 2020 یعنی زمانی که تصور می‌شود ازدحام زمین لرزه شروع شده، به نظر می‌رسد تغییرات سرعت لرزه‌ای با فصول هماهنگ شده است.
شبیه‌سازی هیدرومکانیکی و تحلیل زمین لرزه‌ای
محققان به این فکر افتادند که آیا تغییرات محیطی از فصلی به فصل دیگر می‌تواند ساختار زیرین زمین را به گونه‌ای تحت تأثیر قرار دهد که باعث ایجاد موج زمینلرزه شود یا خیر. به‌طور خاص، آنها به چگونگی تأثیر بارش فصلی بر فشار سیال منفذی زیرزمینی، یعنی میزان فشاری که مایعات در شکاف‌های زمین در سنگ بستر اعمال می‌کنند، توجه کردند.
فرانک در این زمینه توضیح داد: هنگامی که باران یا برف می‌بارد، به زمین وزن اضافه می‌شود که این وزن فشار منافذ را افزایش می‌دهد و به امواج لرزه‌ای اجازه می‌دهد آهسته‌تر حرکت کنند. هنگامی که تمام آن وزن از طریق تبخیر یا روان‌آب حذف می‌شود، به‌طور ناگهانی فشار منفذی کاهش می‌یابد و امواج لرزه‌ای سریع‌تر می‌شوند.
وانگ و یکی از محققان دیگر به نام کوی، یک الگوی هیدرومکانیکی از شبه جزیرۀ نوتو برای شبیه‌سازی فشار منفذی زیرین در 11 سال گذشته در پاسخ به تغییرات فصلی در بارش به وجود آوردند. آنها داده‌های هواشناسی این الگو را از همین دورۀ 11 ساله از جمله اندازه‌گیری روزانۀ برف، بارندگی و تغییرات سطح دریا ایجاد کردند. از طریق الگوی خود، آنها قادر به ردیابی تغییرات فشار منافذ اضافی در زیر شبه جزیرۀ نوتو، قبل و در طول موج زمینلرزه بودند. سپس آنها این جدول زمانی تغییر فشار منفذی را با الگوی زندۀ خود مقایسه کردند.
به‌طور خاص، محققان کشف کردند که وقتی داده‌های بارش برف و باران، به‌ویژه رویدادهای شدید بارش برف را در الگوی خود در نظر می‌گرفتند، تناسب بین این الگو و مشاهدات، قوی‌تر از زمانی بود که آنها فقط بارش و سایر رویدادها را در نظر داشتند. به عبارت دیگر، موج زمین‌لرزۀ جاری که ساکنان نوتو تجربه کرده‌اند را می‌توان تا حدی با بارش‌های فصلی و به ویژه رویدادهای بارش برف سنگین توضیح داد.
فرانک در این زمینه بیان کرد: ما توانستیم ببینیم که زمان وقوع این زمینلرزهها با بارش برف شدید، به طور دقیق مطابقت دارند. ما فکر می‌کنیم که یک ارتباط فیزیکی بین این دو پدیده در جریان است.
محققان گمان می‌کنند که بارش برف سنگین و بارش‌های شدید مشابه می‌تواند در زلزله‌های مناطق دیگر جهان نقش داشته باشد، اگرچه آنها تأکید دارند که همواره سرچشمۀ محرک اولیه از زیر زمین است.
فرانک تأکید کرد: وقتی برای اولین بار می‌خواستیم بفهمیم زمین لرزه و زلزله‌ها چگونه ایجاد می‌شوند، تکتونیک صفحه‌ای را بررسی کردیم، چرا که این اولین دلیل وقوع زلزله است و همیشه خواهد بود. امّا چه موارد دیگری می‌تواند بر روی زمان و چگونگی وقوع زلزله تأثیر بگذارد؟ پاسخ به این سؤال زمانی داده می‌شود که عوامل کنترل‌کنندۀ درجه دوم را بررسی کنیم و بدیهی است که آب و هوا یکی از این عوامل خواهد بود.
