I nypublicerad forskning, ett internationellt team av geologer, geofysiker, och matematiker visar hur kopplade datormodeller exakt kan återskapa de förhållanden som leder till världens dödligaste naturkatastrofer 2018, jordbävningen och tsunamin i Palu, som drabbade västra Sulawesi, Indonesien i september förra året. Teamets arbete publicerades i Ren och tillämpad geofysik .

Tsunamin var lika överraskande för forskare som den var förödande för samhällen i Sulawesi. Det inträffade nära en aktiv plattgräns, där jordbävningar är vanliga. Förvånande, jordbävningen orsakade en stor tsunami, även om det i första hand förskjuter marken horisontellt - normalt, storskaliga tsunamier orsakas vanligtvis av vertikala rörelser.

Forskarna var vilse - vad hände? Hur fördrevs vattnet för att skapa denna tsunami:av jordskred, felande, eller båda? Satellitdata för ytbrottet tyder på relativt raka, smidiga fel, men täcker inte områden offshore, som den kritiska Palu Bay. Forskare undrade — vad är formen på förkastningarna under Palu Bay och är detta viktigt för att generera tsunamin? Denna jordbävning var extremt snabb. Kan brotthastigheten ha förstärkt tsunamin?

Med hjälp av en superdator som drivs av Leibniz Supercomputing Centre, en medlem av Gauss Center for Supercomputing, Teamet visade att den jordbävningsinducerade rörelsen av havsbotten under själva Palu Bay kunde ha genererat tsunamin, vilket innebär att bidraget från jordskred inte krävs för att förklara tsunamins huvuddrag. Teamet föreslår en extremt snabb bristning på en stege, lutande fel inom viken. I deras modell, glidning är mestadels lateral, men också nedåt längs förkastningen, vilket resulterade i allt från 0,8 meter till 2,8 meter vertikal havsbottenförändring som i genomsnitt var 1,5 meter över det studerade området. Avgörande för att generera denna tsunamikälla är den lutande förkastningsgeometrin och kombinationen av laterala och extensionella påfrestningar som utövas på regionen av komplex tektonik.

Forskarna kommer till denna slutsats med hjälp av en banbrytande, fysikbaserad jordbävnings-tsunamimodell. Jordbävningsmodellen, baserad på jordbävningsfysik, skiljer sig från konventionella datadrivna jordbävningsmodeller, som passar observationer med hög noggrannhet till priset av potentiell inkompatibilitet med verklig fysik. Den innehåller istället modeller av de komplexa fysiska processer som sker vid och utanför felet, gör det möjligt för forskare att ta fram ett realistiskt scenario som är kompatibelt både med jordbävningsfysik och regional tektonik.

Forskarna utvärderade scenariot med jordbävning och tsunami mot flera tillgängliga datauppsättningar. Ihållande supershear brotthastighet, eller när jordbävningsfronten rör sig snabbare än de seismiska vågorna nära glidförkastningarna, krävs för att matcha simulering med observationer. De modellerade tsunamivågsamplituderna matchar de tillgängliga vågmätningarna och den modellerade översvämningshöjden (definierad som summan av markhöjden och den maximala vattenhöjden) matchar kvalitativt fältobservationer. Detta tillvägagångssätt erbjuder en snabb, fysikbaserad utvärdering av jordbävningen-tsunamininteraktioner under denna förbryllande händelseförlopp.

"Att finna att jordbävningsförskjutningar förmodligen spelade en avgörande roll för att generera Palu-tsunamin är lika överraskande som de mycket snabba rörelserna under själva jordbävningen, sa Thomas Ulrich, Ph.D. student vid Ludwig Maximilian University of München och huvudförfattare till tidningen. "Vi hoppas att vår studie kommer att lansera en mycket närmare titt på de tektoniska inställningarna och jordbävningsfysiken som potentiellt gynnar lokaliserade tsunamier i liknande förkastningssystem över hela världen."