Forskare har länge haft god anledning att tro att jordbävningar i sig är oförutsägbara. Men ett nytt fynd från Northwestern University kan vara ett seismiskt skifte för det gamla tankesättet.

Ett tvärvetenskapligt team upptäckte nyligen att "långsamma jordbävningar, "som frigör energi under en period av timmar till månader, kan potentiellt leda till närliggande "vanliga jordbävningar". Fyndet kan hjälpa seismologer att bättre förutse några starka jordbävningar som kommer att inträffa inom en viss tidsperiod, möjliggör varningar och andra förberedelser som kan rädda liv.

"Medan uppbyggnaden av stress i jordskorpan i stort sett är förutsägbar, stressfrigörelse via vanliga jordbävningar är mer kaotisk i naturen, vilket gör det utmanande att förutsäga när de kan inträffa, "sa Kevin Chao, en datavetenskaplig forskare vid Northwestern Institute on Complex Systems. "Men de senaste åren har mer och mer forskning har funnit att stora jordbävningar i subduktionszoner ofta föregås av förutslag och långsamma jordbävningar. "

Med stöd av National Science Foundation, forskningen publicerades i Journal of Geophysical Research:Solid Earth . Chao, som också är medlem i Northwestern's Center for Optimization and Statistical Learning, fungerade som tidningens första författare. Suzan van der Lee, professor i jord- och planetvetenskap vid Northwestern Weinberg College of Arts and Sciences, bidragit också till arbetet.

Chao och hans kollegor började sitt arbete för flera år sedan med att vända sig till en region inom Taiwan, hem till cirka 100 seismiska stationer som kontinuerligt har registrerat markrörelse i åratal. Det var där laget märkte djupa darrningar, en typ av långsam jordbävning som vanligtvis återkommer i dagar- eller veckolånga cykler.

"Djup tremor är mycket känslig för små stressförändringar, "Chao sa." Så, Vi bestämde oss för att använda dem som stressmätare för att övervaka lokala variationer i spänningsuppbyggnad och utsläpp före och efter stora jordbävningar. "

För att upptäcka och övervaka denna djupa tremoraktivitet, Chaos team utvecklade en sofistikerad uppsättning algoritmer och tillämpade den på data från 10 seismiska stationer i Taiwan. De upptäckte att djupa darrningar började förändra sitt beteende cirka två månader innan det inträffade en jordbävning på 6,4 i mars 2010 i södra Taiwan. Skakningens varaktighet, till exempel, ökade med två gånger före denna händelse och fortsatte att öka efteråt.

Även om djupa darrningar först rapporterades 2002, forskare har inte hittat många fall där beteendet förändrades före stora jordbävningar. "Efter jordbävningen med en storlek på 6,4, vi märkte en potential att studera djup tremor nära händelsen, "Chao sa." Vi identifierade ökningen av tremor varaktighet tre veckor före jordbävningen, men vi kunde initialt inte dra slutsatser eftersom tremor ökar hela tiden och av olika skäl.

Men tre år efter storleken 6,4, Chao och hans kollegor märkte att deras observationer av tremoraktivitet sammanföll med en GPS -inspelning i närheten, som indikerade en vändning i riktningen för markrörelse nära skakningar.

Genom att kombinera data från jordobservatorier, t.ex. GPS och seismiska stationer, med statistik och en serie algoritmer, laget visade att förändringar i djupa skakningsmönster kan signalera en förestående jordbävning i närheten. För att ytterligare testa fyndet, Chao undersökte ytterligare fyra jordbävningar och upptäckte att liknande föregångsmönster fanns. Han och Van der Lee hoppas att detta arbete kommer att inspirera till mer datadriven forskning inom seismologi.

"Mycket mer dataanalys av dessa små men fascinerande tremorsignaler är nödvändig, " han sa, "innan jordbävningsprognoser på medellång till kort sikt blir tillförlitliga."