Суперкомпьютерное моделирование динамики разрывов при землетрясениях

Ученые используют суперкомпьютеры для моделирования и прогнозирования поведения мощных землетрясений, охватывающих несколько разломов одновременно. Исследователи под руководством геофизика Христодулоса Кириакопулоса из Калифорнийского университета в Риверсайде провели десятки численных симуляций для изучения взаимодействия разломов в сейсмической зоне Броули в Южной Калифорнии. Результаты опубликованы в апреле 2019 года в Journal of Geophysical Research, Solid Earth.

Использование физико-обоснованных динамических моделей разрыва (dynamic rupture models) позволяет симулировать сложные многоразломные землетрясения. Эти модели помогают изучать фундаментальные физические процессы, включая распространение сейсмических волн от одного разлома к другому и их влияние на стабильность соседних сегментов. Такое моделирование критически важно как для анализа прошлых крупных событий, так и для оценки возможных сценариев будущих.

«Мы создаем землетрясения в компьютере, — пояснил Кириакопулос. — Модель помогает понять, как разломы взаимодействуют во время разрыва. Например, если разлом в точке B раздваивается, насколько легко разрыву распространиться по обеим ветвям? Динамические модели помогают ответить на такие вопросы, используя фундаментальные физические законы». Для расчетов использовались ресурсы проекта XSEDE (Extreme Science and Engineering Discovery Environment), в частности суперкомпьютеры Stampede в Техасском вычислительном центре и Comet в Суперкомпьютерном центре Сан-Диего.

Исследование вносит вклад в лучшее понимание многоразломных разрывов, что может повысить точность оценки сейсмической опасности. В частности, моделирование показало, что разрыв на южном сегменте разлома Сан-Андреас может распространиться южнее Бомбей-Бич, потенциально повредив ключевую автомагистраль I-8. Также выявлено, что землетрясение средней магнитуды на одном из поперечных разломов способно инициировать крупное событие на Сан-Андреасе. Эти амбициозные вычислительные подходы делают более реалистичные физические модели землетрясений возможными.