Det finns en 70-80% chans att Nankai Trough Megathrust-jordbävningen kommer att inträffa under de kommande 30 åren. Det förutspås orsaka mer omfattande skador än jordbävningen i den stora östra Japan 2011 och dödsfallen kan överstiga 320 000.
Man tror att denna megathrust-jordbävning kommer att inträffa när töjningsenergin som ackumuleras vid plattgränssnittet på grund av subduktionen av Filippinska havsplattan under den eurasiska plattan (eller Amurplattan) på landsidan överskrider en viss gräns, vilket kommer att orsaka kontinental eurasisk platta att springa upp.
Under de senaste åren har förhållandet mellan långsamma slip-händelser och gigantiska megathrust-jordbävningar fått stor uppmärksamhet. Händelser med långsam glidning involverar gradvis glidning i plattans gränssnitt under en längre tidsperiod. Vilka framsteg har gjorts när det gäller att förutsäga och klargöra de underliggande mekanismerna bakom jordbävningar i megathrust?
Vi frågade Dr. Yoshioka Shoichi, en professor vid Research Center for Urban Safety and Security som använder datordataanalys och numeriska simuleringar för att studera jordbävningarnas mekanismer, om det aktuella forskningsläget.
När jag ser tillbaka var utlösandet filmen "Japan Sinks", som min mormor tog med mig för att se när jag gick i grundskolan. Jag blev överväldigad av de dynamiska bilderna av magma som bryter ut från vulkaner och japanska öar som sjunker. Den här filmen väckte mitt intresse för solid geofysik.
När jag studerade vid naturvetenskapliga fakulteten vid Kobe universitet tillhörde jag ett laboratorium som studerade bergmineralogi, som var en del av det solida geofysiska området. Fast geofysik täckte jordbävningar i vid mening, så jag studerade aspekter som rör jordbävningar, inte jordbävningar i sig. Jag gick sedan vidare till forskarskolan vid Kyoto University, där jag började forska om seismologi vid forskningsavdelningen för jordbävningsförutsägelser och mätningar.
Vid tiden för den stora jordbävningen i Hanshin-Awaji var jag biträdande professor vid Ehime University. Även om jag bodde i Matsuyama City, Ehime Prefecture, som ligger mer än 200 km från epicentret, var rörelsen orsakad av seismiska vågor så intensiv att jag först trodde att den så kallade Tokai-jordbävningen hade inträffat.
Ungefär tre veckor efter jordbävningen i Hanshin-Awaji besökte jag de skadade områdena, såg Nojima-förkastningen på Awaji Island och gick runt i Kobe City. Jag minns att byggnaden där jag bodde när jag var student var borta; Jag hade många värdefulla erfarenheter vid Ehime University, men jag studerade fortfarande solid geofysik som en ren vetenskap eftersom det inte fanns några jordbävningsspecialister där. Följaktligen kände jag inte att jag tacklade jordbävningar direkt.
2009 utsågs jag till forskningscentret för urban säkerhet och säkerhet vid Kobe University. Centret bedrev forskning som skulle vara till nytta för människor enligt principerna om att "skydda människoliv" och "lindra och minska katastrofer." Många av forskarna vid centret var inom ingenjörsområdet, så jag bestämde mig för att engagera mig i jordbävningsprognoser och forskning om mekanismer för jordbävningsförekomst. Fram till denna punkt hade min forskning fokuserat på djupa delar av jorden.
Men eftersom stora jordbävningar inträffar i grunda områden, flyttade jag min forskning till områden som är grundare än ett djup på cirka 50 km. Jag bestämde mig för att avancera min forskning genom att använda mina egna metoder och originalitet, som jag hade odlat fram till den punkten.
Många forskare studerar jordbävningar genom observationer. Jag ville inte genomföra observationsstudier. Istället ville jag fokusera enbart på datorbaserad dataanalys och numerisk modellering. Jag värdesätter originalitet i min forskning, så jag ville inte upprepa andras forskning. Jag strävar efter att främja mycket originell forskning som ett helt laboratorium genom samarbeten med studenter, skapa idéer på egen hand och diskutera dem med studenter.
Jag är intresserad av matematiska och fysiska tillvägagångssätt med hjälp av observationsdata från Japan, Mexiko och Chile för att förstå och förutse mekanismer för jordbävning. Alla tre länderna är belägna på Stillahavskanten, där jordbävningar sannolikt kommer att inträffa när oceaniska plattor subduceras under kontinentala plattor.
Japan upplevde jordbävningen i den stora östra Japan 2011; Chile upplevde världens största jordbävning 1960, Valdivia-jordbävningen med en magnitud på 9,5 och sedan 2010 Maule-jordbävningen med en magnitud på 8,8, och Mexiko upplevde Tehuantepec-jordbävningen 2017 med en magnitud på 8,2.
Dessutom har dessa länder seismiska gapområden där jordbävningar inte har inträffat under långa tidsperioder. Till exempel har Guerrero-regionen i Mexiko inte upplevt en jordbävning på över 100 år. På liknande sätt har Chile också ett seismiskt gapområde, och Japan har Nankai-tråget.
Tidigare bjöd jag in mina nuvarande medforskare från Mexiko och Chile till Kobe under programmet Research Center for Urban Safety and Security. Jag tyckte att det skulle vara intressant att gå samman eftersom vi redan har haft kontakt och våra forskningsintressen stämmer överens.
En långsam glidhändelse är ett fenomen som upptäcktes i Japan omkring 2000 där två plattor långsamt rör sig i motsatta riktningar vid en plattgräns. Efter jordbävningen i Hanshin-Awaji etablerade National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience (NIED) ett mycket känsligt seismiskt observationsnätverk kallat "Hi-NET" över hela de japanska öarna. Detta nätverk upptäckte tektoniska skakningar, som tidigare ansågs vara buller, som tåg- och lastbilsvibrationer.
En detaljerad undersökning av detta buller visade dock att det är snyggt arrangerat i en bälte-liknande form på det djupa förlängningsplanet av det hypotetiska källområdet för jordbävningen i Nankai Trough (från den norra delen av Shikoku till Tokai-regionen genom den centrala delen av Kii-halvön).
Dessutom etablerade Geospatial Information Authority of Japan ett högpresterande GPS-observationsnätverk på cirka 1 300 platser över hela Japan för att observera hur markytan rör sig över tiden. Detta nätverk identifierade händelser med långsam glidning i Bungokanalen mellan Kyushu och Shikokuöarna.
Därefter bekräftades långsam glidning på djupare plan i Stillahavskanten, inklusive Kalifornien och Alaska i USA, samt Kanada och Nya Zeeland. Dessa djupare plan är förlängningar av plattgränser som är belägna i seismiska gapområden med megathrust-jordbävningar.
Jag tror att datorsimuleringar av sådana långsamma slip-händelser borde hjälpa oss att förstå mekanismen bakom megathrust-jordbävningar, förutsäga jordbävningar med en viss grad av precision och klargöra resultaten. Eftersom det nu är känt att långsamma jordbävningar kan orsaka snabba jordbävningar (vanliga jordbävningar) är det värt ett försök.
Även om det är ganska svårt att klarlägga den centrala mekanismen bakom jordbävningar i megathrust, är jag fast besluten att stadigt främja vår forskningssamverkan och publicera våra ansträngningar som internationella gemensamma artiklar. Japan har ett överflöd av högkvalitativa observationsdata och har utvecklat unika teknologier från detta.
Mexikanska forskare skapar ofta matematiska modeller för att förklara förekomsten av jordbävningar, medan vissa chilenska forskare är experter på artificiell intelligens. Därför kommer vårt samarbete att ge vissa resultat.
Vi tror att vi kan komma så nära jordbävningarnas sanna natur som möjligt genom att utveckla en temperaturstrukturmodell, som kopplar förhållandet temperatur-uttorkning (där plattor tenderar att glida när de torkas på grund av ökad temperatur och tryck) till faktiska jordbävningar händelser.
Statistiskt sett kommer Nankai Trough-jordbävningar sannolikt att inträffa en gång vart 90–150:e år baserat på tidigare jordbävningar. Det största problemet är att denna prognos inte använder några aktuella observationsdata från högkänsliga seismografer eller GPS. När det gäller jordbävningen i den stora östra Japan 2011 visade data att långsamma halkningar inträffade i områden under havet omedelbart före jordbävningen.
Vi hoppas kunna införliva sådana data för att hitta ett samband mellan händelser med långsam glidning och jordbävningar i megathrust för att förbättra prognoserna. Robusta jordbävningsförutsägelser måste noggrant extrapolera tre faktorer:platsen för händelsen, tidpunkten för händelsen och jordbävningens magnitud.
Bland de tre är det särskilt svårt att förutsäga tidpunkten för en jordbävning. Inom några års sikt hoppas jag kunna förutse megathrust-jordbävningar med minskad felfrekvens. För detta ändamål strävar jag efter att föra mina forskningsresultat vidare till nästa generation i hopp om att de ska bidra till framtida genombrott.
Tillhandahålls av Kobe University
