Tio år sedan, den 11 mars 2011, en förödande jordbävning inträffade längs en del av ett förkastning som forskarna tror inte hade brustit på mer än tusen år. Skalvet utlöste en tsunami som orsakade mer än 15, 000 döda i Japan, samt en allvarlig kärnkraftsolycka vid ett kraftverk i Fukushima.

Det är vanligt att jordbävningar inträffar längs förkastningar som inte har brustit på hundratals eller tusentals år. Detta beror på att takten för tektonisk rörelse längs enskilda förkastningar varierar från mindre än en millimeter upp till flera centimeter per år. Under skadliga jordbävningar, ett fel kan glida en meter eller mer – mer än 20 meter i jordbävningen i Japan 2011 – inom några sekunder efter att händelsen startade. Det kan ta hundratals eller tusentals år att lagra tillräckligt med stress på ett fel innan en sådan händelse inträffar.

Dessa långa intervall mellan skadliga jordbävningar gör det svårt att bedöma felrisker, eftersom mycket av data som informerar våra uppskattningar av faror är från historiska register som går tillbaka hundratals år som mest.

Men jorden har hemligheterna bakom miljontals år av jordbävningar i sina klippor. Genom att studera dem – och sammanföra data – kan vi utveckla en bättre uppfattning om var nästa stora jordbävning kan inträffa.

Vi har bara använt moderna vetenskapliga instrument för att mäta och övervaka jordbävningar, och registrera data, de senaste hundra åren eller så. Skriftliga uppgifter om jordbävningar går flera hundra år tillbaka i tiden.

Men att basera riskberäkningar på händelser som inträffade under en relativt kort tidsperiod – i förhållande till den långsiktiga genomsnittliga tiden mellan jordbävningar på enskilda förkastningar – kan få oss att missa data från fel som inte har brustit. Till exempel, i centrala Apenninerna, Italien, jordbävningen i Amatrice 2016 som dödade trehundra människor inträffade längs ett känt förkastning som inte hade varit värd för en historisk jordbävning.

Historiska jordbävningar ger oss ledtrådar om vilka typer av jordbävningar som kan inträffa på vissa platser. I samma region som jordbävningen och tsunamin i stora östra Japan 2011, jordbävningen i Sanriku inträffade, i AD869.

Geologiska data

Det finns bevis på längre sikt, fastän, som kan hjälpa. Detta kommer genom att geologer analyserar de fysiska strukturerna av förkastningar och tittar på förändringar i formen på jordens yta orsakade av rörelser som sker under miljontals år. Sådana data kan användas för att identifiera deformation som har inträffat genom flera jordbävningar under många årtusenden.

Tekniker inkluderar att spåra samma daterade yta, sediment eller struktur som har förskjutits över ett förkastning och använder detta för att mäta hur mycket rörelse som har ägt rum under en tidsperiod antingen uppmätt direkt eller härledd genom relativ timing av olika geologiska händelser.

Vi kan också använda sediment för att identifiera tidigare tsunamier. I Japan, Forskare har hittat tsunamiavlagringar begravda under stränder och längs kustlinjer som visar omfattningen av var tidigare tsunamin har nått, ger oss ledtrådar om deras lägen och storlek.

Så varför används sådana data traditionellt inte fullt ut i faro- och riskberäkningar? Problemet är att sådan data kan vara svår att samla in och kanske inte har tillräckliga detaljer för att visa vilka fel eller delar av ett fel som har rört sig snabbare än andra. Där det är möjligt att få relevant och detaljerad information, det kanske inte är lätt för dem som modellerar faror – som försöker förutsäga sannolikheten för nya händelser – att använda.

Att sammanföra data

Jag är en del av en grupp som syftar till att åtgärda den tillgänglighetsklyftan, så att de som beräknar risk kan integrera bevis över tiotusentals år i sina modeller. Vi har bildat ett internationellt team som sammanför de med expertis i att samla in primärdata på marken och de med modelleringsfärdigheter för att beräkna faror och risker.

Vår första strävan har varit att skapa en databas som samlar vår kartläggning av fel och felfrekvenser i ett format med öppen åtkomst. Vi använder dessa uppgifter för att identifiera vilka fel som utgör den största risken på vissa platser.

Till exempel, tittar på staden L'Aquila som drabbades av stora skador under jordbävningen 2009, preliminära fynd visar att det inte bara är de fel som ligger närmast staden som utgör ett hot. Betydande risk kommer från snabbrörliga förkastningar längre bort, som förkastningen som korsar Fucino-bassängen ansvarig för jordbävningen 1915 som dödade 33, 000 personer.

Vad kan vi göra för att minska risken för jordbävningar? Ett första steg är att ha bra data om faror och risker så att regeringar, civilskyddsmyndigheter, försäkringsgivare och boende kan identifiera var de ska prioritera resurser.

Vi kan för närvarande inte förutsäga jordbävningar - ge exakta tider och datum för när och var de kommer att inträffa - och det är inte klart om vi någonsin kommer att kunna med precision.

Men, vi kan tillhandahålla probabilistisk modellering som identifierar var händelser är mer sannolika och de största skadorna förväntas. Att införliva långsiktiga bevis kan ge en bättre förståelse för vetenskapen bakom jordbävningsrisker än att enbart använda relativt korta historiska uppgifter. Som med de flesta geologiska problem, vi måste använda alla möjliga ledtrådar vi kan för att lösa gåtan med jordbävningen.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.