Землетрясение в провинции Сычуань: уроки для прогнозирования оползней на основе данных GNSS

Исследователи, используя данные землетрясения магнитудой 6.8, произошедшего в 2022 году в уезде Людин провинции Сычуань в Китае, проверили, могут ли наблюдения Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) использоваться для быстрого прогнозирования землетрясений, вызывающих оползни. В статье в журнале Seismological Research Letters Кецзе Чэнь из Южного университета науки и технологий и его коллеги представили набор методов для прогнозирования оползней по данным GNSS в режиме, близком к реальному времени. Как выяснили учёные, некоторые из их моделей точно определили около 80% местоположений оползней, вызванных землетрясением в Людине.

На основе полученных результатов Чэнь и его коллеги показали, что прогнозирование оползней в режиме, близком к реальному времени, для такого события, как землетрясение в Людине, может быть завершено примерно за 40 минут. По их мнению, это время, вероятно, может быть сокращено благодаря дальнейшему развитию их моделей и использованию более быстрых вычислений.

Землетрясение в Людине 5 сентября 2022 года на юго-восточном сегменте разлома Сяньшуйхэ привело к более чем 6000 оползням, нанесшим серьёзный ущерб территории площадью свыше 3500 км². «Количество сопутствующих сейсмических оползней, вызванных землетрясением в Людине, было значительным, но не полностью неожиданным, учитывая топографию региона и сейсмическую активность. Этот район известен своей подверженностью оползням, особенно после крупных сейсмических событий, — сказал Чэнь. — Однако масштабы разрушений и конкретные пострадавшие локации действительно дали новое представление о профиле риска региона и подчеркнули важность непрерывного мониторинга и усовершенствованных моделей прогнозирования».

Данные GNSS измеряют движение грунта во время землетрясения. Чэнь и его коллеги уже исследовали возможность использования данных GNSS для определения источников землетрясений и раннего предупреждения о цунами, когда произошло землетрясение в Людине. «Для землетрясений, разрывы которых происходят внутри континента, особенно в горных районах Китая, оползни становятся основной каскадной сейсмической опасностью, — пояснил Чэнь. — Наше исследование было сосредоточено на разработке и совершенствовании методов прогнозирования оползней с использованием GNSS. Землетрясение в Людине предоставило критически важный пример для оценки и адаптации наших методов в контексте сопутствующих сейсмических оползней».

Исследователи разработали сквозной метод прогнозирования на основе GNSS, который начинается с построения моделей скольжения события на основе данных смещения и форм волн смещения GNSS. Затем они использовали физическое моделирование землетрясения с этими моделями скольжения для получения измерения пиковой скорости грунта. Наконец, Чэнь и его коллеги использовали пиковую скорость грунта с алгоритмом машинного обучения для прогнозирования возможного пространственного распределения оползней для этого события. Для обучения алгоритма прогнозирования были использованы шесть землетрясений в Китае магнитудой от 6.1 до 8.0, имеющих геологическое сходство с землетрясением в Людине.

Одним из способов улучшения метода может стать сочетание наблюдений GNSS с данными о формах волн колебаний грунта вблизи разлома, полученными с помощью недорогих акселерометров, называемых MEMS, отметили Чэнь и его коллеги. Для улучшения предупреждения о землетрясениях и реагирования на них Китай недавно включил более 10 000 станций на основе MEMS в общенациональную систему предупреждения о землетрясениях. «Использование обоих типов данных взаимодополняющим образом повышает надёжность и точность прогнозирования оползней, — сказал Чэнь. — Данные GNSS могут проверять и уточнять прогнозы, сделанные на основе данных MEMS, обеспечивая комплексную систему мониторинга».