För att förutsäga när jordbävningar sannolikt kommer att inträffa, Seismologer använder ofta statistik för att övervaka hur kluster av seismisk aktivitet utvecklas över tiden. Dock, detta tillvägagångssätt misslyckas ofta med att förutse tiden och omfattningen av storskaliga jordbävningar, leder till farliga förbiseenden i nuvarande system för tidig varning. I årtionden, studier utanför det seismologiska området har föreslagit att dessa stora, potentiellt förödande seismiska händelser är kopplade till en rad icke-seismiska fenomen – som kan observeras dagar eller till och med veckor innan dessa stora jordbävningar inträffar. Än så länge, dock, denna idé har inte slagit fast i det bredare forskarsamhället. I detta specialnummer, EPJ Special Topics föreslår Global Earthquake Forecasting System (GEFS):det första samarbetsinitiativet mellan multidisciplinära forskare som ägnas åt att studera en mångfald av icke-seismiska jordbävningsprekursorer.

Genom att främja integrationen av dessa idéer med befintliga teorier inom seismologi, GEFS kan leda till betydande förbättringar av system för tidig varning för jordbävningar; potentiellt rädda liv och skydda kritisk infrastruktur när framtida katastrofer inträffar. Initiativet rationaliseras via en subtil defektbaserad mekanism på atomnivå för att förklara en mängd olika jordbävningsprekursorer, bygger på årtionden av laboratorieexperiment inom fysikalisk kemi och fasta tillståndets fysik. Teorin antyder att när spänningar byggs upp i tektoniska plattor före seismisk aktivitet, elektron-hålpar genereras i jordskorpan. Elektronerna är begränsade till de stressade bergarterna, men de positivt laddade hålen rinner ut i omgivningen, mindre stressade stenar, producerar elektriska strömmar som kan färdas över stora avstånd. Dessa strömmar kan i sin tur utlösa omfattande sekundära effekter som sträcker sig från ovanligt låg till ultralåg elektromagnetisk strålning, till emissioner av spektroskopiskt distinkt termisk infraröd från jordens yta, förändringar i atmosfären och jonosfären.

Detta specialnummer dokumenterar resultaten av forskare runt om i världen, som har använt både mark- och rymdbaserade observationer för att koppla dessa icke-seismiska mönster till förekomsten av efterföljande stora jordbävningar. Arbetet skapar en stark motivering för globala ansträngningar att kontinuerligt övervaka jorden efter nyckeltecken på dessa prekursorer, som ofta är intermittenta och svaga. Om dess mål förverkligas, GEFS kan vara det första steget mot ett omfattande samarbete mellan olika forskarsamhällen, var och en med det gemensamma målet att förbättra vår förmåga att förutse stora jordbävningar i framtiden.