Under de närmaste 30 åren, det finns en en-i-tre chans att Hayward-felet kommer att brista med en jordbävning på 6,7 eller högre, enligt United States Geologic Survey (USGS). En sådan jordbävning kommer att orsaka omfattande skador på strukturer, transport och verktyg, samt ekonomiska och sociala störningar i East Bay.

Lawrence Livermore (LLNL) och Lawrence Berkeley (LBNL) nationella laboratorieforskare har använt några av världens mest kraftfulla superdatorer för att modellera markskakningar för en jordbävning (M) på 7,0 på Hayward -felet och visa mer realistiska rörelser än någonsin tidigare. Forskningen visas i Geofysiska forskningsbrev .

Tidigare simuleringar löste markrörelser från låga frekvenser upp till 0,5-1 Hertz (vibrationer per sekund). De nya simuleringarna löses upp till 4-5 Hertz (Hz), representerar en ökning av de upplösta frekvenserna fyra till åtta gånger. Rörelser med dessa frekvenser kan användas för att utvärdera hur byggnader reagerar på skakningar

Simuleringarna förlitar sig på det LLNL-utvecklade seismiska simuleringsprogrammet SW4 och den bästa representationen av den tredimensionella (3-D) jorden (geologi och yttopografi från USGS) för att beräkna seismisk vågmarkskakning i hela San Francisco Bay Area. Resultaten är, i genomsnitt, överensstämmer med modeller baserade på verkliga inspelade jordbävningsrörelser från hela världen.

"Denna studie visar att kraftfull superdatorer kan användas för att beräkna jordbävningsskakningar på en stor, regional skala med mer realism än vi någonsin kunnat producera tidigare, "sa Artie Rodgers, LLNL seismolog och huvudförfattare till tidningen.

Hayward-felet är ett stort strejkfel på den östra sidan av Bay Area. Detta fel kan M 7 jordbävningar och utgör en betydande fara för markrörelser för den mycket befolkade East Bay, inklusive städerna Oakland, Berkeley, Hayward och Fremont. Den sista stora sprickan inträffade 1868 med en M 6,8-7,0 händelse. Instrumentella observationer av denna jordbävning fanns inte tillgängliga vid den tiden. Dock, historiska rapporter från de få tusen människor som då bodde i East Bay tyder på stora skador på strukturer.

Den senaste studien rapporterar markrörelser som simulerats för en så kallad scenario jordbävning, en av många möjligheter.

"Vi förväntar oss inte att förutspå detaljerna om skakningar från en framtida jordbävning av M 7 Hayward -fel, men denna studie visar att helt deterministiska 3D-simuleringar med frekvenser upp till 4 Hz nu är möjliga. Vi får god överenskommelse med markrörelsemodeller som härrör från faktiska inspelningar och vi kan undersöka källan, väg- och platseffekter på markrörelser, Sa Rodgers.

Eftersom dessa simuleringar blir enklare med förbättringar i SW4 och datorkraft, teamet kommer att prova en rad möjliga bristningar och undersöka hur rörelser varierar. Teamet arbetar också med förbättringar av SW4 som möjliggör simuleringar till 8-10 Hz för ännu mer realistiska rörelser.

För invånare i East Bay, simuleringarna visar specifikt starkare markrörelser på östra sidan av felet (Orinda, Moraga) jämfört med västra sidan (Berkeley, Oakland). Detta beror på olika geologiska material - djupare svagare sedimentära bergarter som bildar East Bay Hills. Utvärdering och förbättring av 3D-jordmodellen är föremål för aktuell forskning, till exempel med 4 januari, 2018 M 4.4 Berkeley jordbävning som kändes vid det norra Hayward -felet.

Markrörelsessimuleringar av stora jordbävningar vinner acceptans när beräkningsmetoder förbättras, datorresurser blir mer kraftfulla och representationer av 3D-jordstruktur och jordbävningskällor blir mer realistiska.

Rodgers tillägger:"Det är viktigt att visa att högpresterande datasimuleringar kan generera realistiska resultat och vårt team kommer att arbeta med ingenjörer för att utvärdera beräknade rörelser, så att de kan användas för att förstå den resulterande fördelningen av risk till infrastruktur och i slutändan för att designa säkrare energisystem, byggnader och annan infrastruktur. "