Under en jordbävning, Jordskorpan rör sig, eller glider, längs sprickor i berg som kallas förkastningar. Dessa rörelser kan detekteras och registreras av geofysiska instrument som finns på olika platser på jordens yta. Registreringar från geofysiska instrument har en annan orientering i förhållande till jordbävningens epicentrum och registrerar därför en annan aspekt av en förkastning. Ett viktigt problem inom seismologi är att förena dessa olika mätningar för att bestämma den verkliga orienteringen av en jordbävnings många felglidningar, såväl som de storskaliga påfrestningar som skapar dem.

Processen för att bestämma fördelningen av felhalkar som skapar en given uppsättning geofysiska observationer kallas slipinversion. I datortiden, det har traditionellt åstadkommits genom en mängd minsta kvadraters anpassningsrutiner som försöker matcha möjliga glidfördelningar med de observerade data. Dock, denna teknik står inför ett antal utmaningar, inklusive att säkerställa en fysiskt rimlig lösning, korrekt hantera komplexa observationsosäkerheter, och bestämma en glidfördelning som varierar rumsligt.

För att ta itu med dessa problem, moderna slipinversionstekniker har börjat använda ett probabilistiskt tillvägagångssätt med Markov-kedjans Monte Carlo (MCMC) metoder. Ett traditionellt MCMC-tillvägagångssätt övervinner många av de problem som en optimeringsteknik som minsta kvadrater möter, men kan möta svårigheter när man möter den allvarligt ojämna fördelningen av seismiska observationer. För att ta itu med detta, Tomita et al. utvecklat en transdimensionell MCMC-teknik. I ett transdimensionellt tillvägagångssätt, antalet modellparametrar är inte förutbestämt men, snarare, kommer naturligt ur komplexiteten i indata.

Författarna skapade sitt tillvägagångssätt från den reversibla-hoppa MCMC (rj-MCMC) tekniken, ett befintligt ramverk för att utföra transdimensionella MCMC-beräkningar. För att utvärdera deras tillvägagångssätt, de simulerade effekterna av en jordbävning i ett undervattensdike inom flera hundra kilometer från olika geodetiska observationsplatser. De övervägde tre scenarier:två med en blandning av observationsplatser på land och till havs och ett med endast platser på land.

I de blandade scenarierna, rj-MCMC-tekniken och minsta kvadratmetoden reproducerade båda glidfördelningen rimligt. Dock, endast rj-MCMC-beräkningen kunde hantera det mer asymmetriska scenariot med endast observationer på land.

Till sist, de tillämpade rj-MCMC-metoden på observationsdata från 2011 års jordbävning i Tōhoku-oki utanför Japan i Stilla havet. Deras resultat liknar i stort sett tidigare arbete med denna händelse men ger bättre uttryck för de mest betydande halkarna. Övergripande, det transdimensionella, probabilistiskt tillvägagångssätt verkar vara ett lovande verktyg för framtida jordbävningsstudier.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs den ursprungliga historien här.