University of Alaska Fairbanks forskare har utarbetat ett sätt att fjärrupptäcka stora jordskred inom några minuter efter att de inträffade och att snabbt avgöra om de är nära öppet vatten och utgör en tsunamifara.
De skriver i en ny tidning att deras metod för att fastställa ett jordskreds läge, volym och potentiella påverkan är tillräckligt snabb för att stödja National Oceanic and Atmospheric Administrations mål att utfärda en tsunamivarning inom fem minuter efter ett jordskred.
"Det värmande klimatet får glaciärer att dra sig tillbaka och lämnar efter sig dalar vars bergs- och sluttningar har förlorat sitt stöd", säger forskningsseismolog Ezgi Karasözen vid UAF Geophysical Institute. "Detta är viktigt, särskilt i regioner som södra kustnära Alaska, eftersom enorma massor av land kan spilla ut i vatten och orsaka tsunamier."
Karasözen och Michael West, chef för Alaska Earthquake Center vid Geophysical Institute, beskrev sin metod i en artikel som publicerades den 9 februari i tidskriften The Seismic Record . West fungerar också som seismolog i delstaten Alaska.
Deras tidning uppmärksammar faran genom att peka på ett jordskred från 2015 som skickade 100 miljoner kubikmeter sten in i Alaskas Taan Fjord, som ligger utanför Icy Bay, 65 miles nordväst om Yakutat. Rutschkanan skapade en tsunami som tog bort vegetationen så högt som 620 fot över vattenlinjen.
Ett prototypsystem från Karasözen och West som kan detektera i realtid har funnits sedan augusti i området kring Barry Arm of Prince William Sound. Den använder data från seismiska stationer som redan finns i Alaskas nätverk.
Statliga och federala myndigheter fruktar att ett jordskred och tsunami kan inträffa vid Barry Arm, där Barry Glacier har dragit sig tillbaka och lämnat efter sig en ostödd fjordvägg som har rasat omkring 650 fot under de senaste decennierna. Retrospektiv analys av seismiska stationsdata vid Barry Arm avslöjade tre jordskred som inträffade 2020 och 2021.
Karasözen och West skriver att instabiliteten "har väckt oro för att ett katastrofalt misslyckande skulle kunna generera en tsunami med flera meters toppvåghöjd som når närliggande samhällen på bara 20 minuter."
U.S. Geological Survey leder den mångfacetterade övervakningen av området mellan myndigheter.
"Med en jordbävning finns det instrument som mäter havets våghöjder, och tsunamivarningscentraler är i beredskap efter en jordbävning", sa Karasözen. "Men jordskred övervakas inte systematiskt i Alaska eller någon annanstans i världen. Om en skredutlöst tsunami skulle inträffa skulle vi inte veta det. Det är ett stort problem."
Metoden av Karasözen och West går ut på att snabbt identifiera ett jordskreds långperiodiska vågor mitt i ett seismiskt rekord upptaget av kortperiodiska vågor skapade inte bara av ett jordskred utan också av närliggande jordbävningar och glaciärer och av mänsklig aktivitet.
Ett jordskreds initiala debut registreras i allmänhet som kortperiodiga vågor; det är inte förrän glidningen accelererar som de identifierbara långperiodiska vågorna materialiseras. Jordskred producerar oproportionerligt mer långtidsenergi jämfört med andra källor. De flesta jordbävningsbrott varar bara i sekunder, medan jordskred rutinmässigt varar en minut eller mer.
Kustfjordar utgör en betydande utmaning för jordskreddetektering eftersom glaciärer kan skapa hundratals framträdande seismiska händelser dagligen, skriver forskarna.
Karasözen och West skapade en algoritm för att kontinuerligt skanna seismiska data från flera seismiska stationer för att leta efter en jordskredvågsignatur. När de hittar en matchning kommer deras system att uppskatta bildens plats och volym. I områden med god seismisk stationstäckning kan lokalisering uppskattas till inom några mil.
Målet är att systemet ska larma personalen på tsunamin och seismologibyrån, men mer arbete återstår innan det kan inträffa.
För att skapa algoritmen analyserade de två forskarna data från de tre senaste skreden från Barry Glacier och sex ytterligare jordskred – fem av dem i sydöstra Alaska och ett på västra sidan av nedre Cook Inlet, mittemot Kenai-halvön.
Andra insatser har prövats under de senaste decennierna. Flera forskare har visat att jordskredseismogram kan användas för att uppskatta plats och volym, men dessa ansträngningar var vanligtvis unika för en region, krävde avsevärd finjustering och designades inte för realtidsändamål.
Att bestämma jordskredsplatsen från avlägsna seismiska stationer tillåter inte realtidsbedömning, på grund av den tid det skulle ta för de seismiska vågorna att nå dessa stationer.
West sa att forskningen förstärker pågående övervaknings- och varningsinsatser.
"Potentialen för realtidsövervakning av stora jordskred är en viktig komponent i den myndighetsövergripande ansträngningen som pågår för att ta itu med Alaskas jordskredutmaning", sa han.
Mer information: Ezgi Karasözen et al, Toward the Rapid Seismic Assessment of Landslides in Coastal Alaska, The Seismic Record (2024). DOI:10.1785/0320230044
Tillhandahålls av University of Alaska Fairbanks
