Q&A: Уточнение механизма мегаземлетрясений в зонах субдукции

Вероятность возникновения мегаземлетрясения в Нанкайском жёлобе в ближайшие 30 лет составляет 70–80%. Прогнозируется, что оно нанесет больший ущерб, чем Великое восточно-японское землетрясение 2011 года, а число погибших может превысить 320 000 человек. Считается, что такое землетрясение произойдет, когда энергия деформации, накапливающаяся на границе плит из-за субдукции Филиппинской морской плиты под Евразийскую (или Амурскую) плиту, превысит определенный предел, заставив континентальную плиту резко подняться.

В последние годы большое внимание уделяется взаимосвязи между медленными сейсмическими событиями и гигантскими мегаземлетрясениями. Медленные события представляют собой постепенное проскальзывание на границе плит в течение длительного времени. Каков прогресс в прогнозировании и выяснении основных механизмов мегаземлетрясений?

Мы спросили об этом профессора Ёсиоку Сёити из Исследовательского центра городской безопасности и защиты, который использует компьютерный анализ данных и численное моделирование для изучения механизмов землетрясений.

Что вдохновило вас изучать землетрясения?

Толчком стал фильм «Гибель Японии», на который меня в начальной школе отвела бабушка. Я был потрясен динамичными кадрами извержения магмы и погружения японских островов. Этот фильм пробудил мой интерес к физике твердой Земли.

Повлияло ли на ваши исследования Великое землетрясение Хансин-Авадзи 1995 года?

В то время я был доцентом в университете Эхиме. Хотя я жил в Мацуяме, более чем в 200 км от эпицентра, сейсмические волны были настолько сильными, что я сначала подумал, что произошло ожидаемое Токайское землетрясение. Посещение пострадавших районов и разлома Нодзима оставило сильные впечатления, но я всё ещё занимался фундаментальной наукой, не чувствуя, что напрямую борюсь с проблемой землетрясений.

Ваша текущая тема — прогнозирование землетрясений и механизмы их возникновения. Что привело вас к этой теме?

В 2009 году я был назначен в Исследовательский центр городской безопасности и защиты Университета Кобе, где исследования ведутся в соответствии с принципами «защиты человеческих жизней» и «смягчения последствий бедствий». Поскольку многие исследователи Центра работали в инженерной сфере, я решил сосредоточиться на прогнозировании землетрясений и механизмах их возникновения, сместив фокус с глубоких недр на регионы мельче 50 км.

В чём заключается оригинальность вашего подхода?

Многие учёные изучают землетрясения через наблюдения. Я же хотел сосредоточиться исключительно на компьютерном анализе данных и численном моделировании, чтобы не повторять исследования других и продвигать оригинальные работы всей лабораторией.

Вы участвуете в совместных исследованиях с учёными из Мексики и Чили. Расскажите об этом.

Меня интересуют математические и физические подходы с использованием данных наблюдений из Японии, Мексики и Чили. Все три страны расположены в Тихоокеанском огненном кольце, где вероятны мегаземлетрясения из-за субдукции океанических плит. Эти страны пережили крупные землетрясения (Великое восточно-японское 2011 года, Вальдивийское 1960 года магнитудой 9.5, Мауле 2010 года и Теуантепек 2017 года) и имеют сейсмические разрывы — области, где землетрясений не было давно (например, регион Герреро в Мексике — более 100 лет, Нанкайский жёлоб в Японии). Наши исследовательские интересы совпали, и мы объединили усилия.

Почему взаимосвязь медленных событий и крупных землетрясений сейчас так важна?

Медленные сейсмические события — это явление, открытое в Японии около 2000 года. После землетрясения 1995 года была развернута высокочувствительная сеть Hi-NET, которая обнаружила тектонические тремеры (ранее считавшиеся шумом), расположенные в виде пояса в районе возможного очага землетрясения Нанкайского жёлоба. Сеть GPS также выявила медленные события в проливе Бунго. Позже подобные события были подтверждены и в других регионах Тихоокеанского огненного кольца. Эти медленные события происходят на глубоких продолжениях границ плит в сейсмических разрывах мегаземлетрясений.

Компьютерное моделирование таких событий должно помочь понять механизм мегаземлетрясений и улучшить прогнозы. Поскольку теперь известно, что медленные землетрясения могут вызывать быстрые (обычные), это направление перспективно.

Каковы ваши будущие планы и цели?

Хотя выяснить ключевой механизм мегаземлетрясений крайне сложно, я намерен稳步 продвигать совместные исследования и публиковать результаты в международных журналах. Япония обладает обилием высококачественных наблюдательных данных, мексиканские исследователи часто создают математические модели, а чилийские — эксперты в области искусственного интеллекта. Наше сотрудничество принесет результаты.

Мы считаем, что можем максимально приблизиться к пониманию природы мегаземлетрясений, разработав модель температурной структуры, которая связывает взаимосвязь «температура–дегидратация» (когда плиты легче скользят при обезвоживании из-за роста температуры и давления) с реальными сейсмическими событиями.

Возможно ли в будущем точное предсказание землетрясений?

Статистически, землетрясения в Нанкайском жёлобе вероятны раз в 90–150 лет. Главная проблема в том, что этот прогноз не использует текущие данные высокочувствительных сейсмографов или GPS. Перед землетрясением 2011 года данные показали медленные события в области под морским дном. Мы надеемся использовать такие данные, чтобы найти связь между медленными событиями и мегаземлетрясениями для улучшения прогнозов.

Надежное предсказание должно точно определять три фактора: место, время и магнитуду. Особенно сложно предсказать время. В течение нескольких лет я надеюсь прогнозировать мегаземлетрясения с меньшей погрешностью. Для этого я стремлюсь передать результаты своих исследований следующему поколению, чтобы они внесли вклад в будущие прорывы.