麻省理工學院發現天氣因素在引發”地震群”中所扮演的角色
科學家在尋找地震原因時，通常會從地下開始。幾個世紀的地震研究表明，地震主要是由構造板塊的碰撞以及地下斷層和裂縫的運動引發的。但麻省理工學院的科學家現在發現，某些天氣事件也可能是引發某些地震的原因之一。
研究人員最近在《科學進展》（Science Advances）雜誌上發表的一項研究報告中指出，過去幾年來，日本北部的暴雪和暴雨很可能是地震群發生的原因之一。這項研究首次表明，氣候條件可能引發一些地震。
研究報告的作者、麻省理工學院地球、大氣和行星科學系助理教授威廉-弗蘭克（William Frank）說：”我們看到，地表的降雪和其他環境負荷會影響地下的應力狀態，而強降水事件的發生時間與地震群的開始時間密切相關。 “
新研究的重點是日本能登半島正在發生的一系列地震。研究團隊發現，該地區的地震活動與地下壓力的某些變化驚人地同步，而且這些變化受到降雪和降水季節性模式的影響。科學家懷疑，地震與氣候之間的這種新連結可能並不是日本獨有的，它可能會對世界其他地區產生影響。
展望未來，他們預測，隨著全球暖化，氣候對地震的影響可能會更加明顯。
弗蘭克補充說：「如果我們的氣候正在發生變化，極端降水事件增多，而且我們預計大氣、海洋和大陸中的水分將重新分配，這將改變地殼的負載方式。這肯定會產生影響，我們可以進一步探索其中的聯繫。
研究的第一作者是麻省理工學院前助理研究員王慶宇（現任職於格勒諾布爾阿爾卑斯大學），其他作者包括EAPS 博士後崔昕、維也納大學的盧洋、東北大學的廣瀨隆和東京大學的小原一成。
自2020 年底以來，數百次小地震震撼了日本能登半島–從日本本島向北延伸至日本海的一塊陸地。與典型的地震序列不同，能登的地震活動是一種”地震群”–一種沒有明顯主震或地震觸發因素的多次持續地震模式。
麻省理工學院的研究小組與他們在日本的同事一起，旨在發現地震群中任何可以解釋持續地震的模式。他們首先查閱了日本氣象廳的地震目錄，該目錄提供了日本全國一段時間內的地震活動資料。他們重點研究了能登半島在過去11 年中發生的地震，在此期間，該地區經歷了偶發性地震活動，包括最近的地震群。
利用目錄中的地震數據，研究小組統計了該地區隨著時間推移發生的地震事件數量，發現2020 年之前的地震發生時間顯得零星而不相關，相比之下，2020 年晚些時候的地震強度更大，時間上也更集中，這標誌著地震群的開始，地震之間存在某種關聯。
季節變化和地震反應
科學家隨後查看了監測站在同一11 年期間進行地震測量的第二個資料集。每個監測站都會持續記錄發生的位移或局部震動。從一個監測站到另一個監測站的震動可以讓科學家了解地震波在監測站之間傳播的速度。這種”地震速度”與地震波穿過的地球結構有關。王利用台站測量數據計算了過去11 年中能登及其周邊地區每個台站之間的地震速度。
研究人員繪製了能登半島地下地震速度的演變圖，並觀察到一個令人驚訝的模式：2020 年，也就是地震群被認為開始的時間前後，地震速度的變化似乎與季節同步。
弗蘭克說：”我們必須解釋為什麼會觀察到這種季節性變化。”
研究團隊想知道，不同季節的環境變化是否會影響地球的底層結構，進而引發地震群。具體來說，他們研究了季節性降水如何影響地下”孔隙流體壓力”–地球裂縫中的流體在基岩中施加的壓力大小。當下雨或下雪時，會增加重量，從而增加孔隙壓力，使地震波的傳播速度減慢。當所有的重量透過蒸發或徑流移除時，孔隙壓力會突然減小，地震波的傳播速度也會加快。
研究人員建立了能登半島的水文機械模型，以模擬過去11 年中地下孔隙壓力對降水季節性變化的反應。他們將同一時期的氣象資料（包括日降雪量、降雨量和海平面變化的測量資料）輸入模型。透過模型，他們能夠追蹤能登半島地下過剩孔隙壓力在地震群發生前和發生期間的變化。然後，他們將孔隙壓力變化的時間表與地震速度的變化進行了比較。
弗蘭克說：”我們有地震速度觀測數據，也有過剩孔隙壓力模型，當我們把它們重疊在一起時，我們發現它們非常吻合。”
特別是，他們發現，當加入降雪數據，尤其是極端降雪事件時，模型與觀測數據之間的適合度比只考慮降雨和其他事件時更高。換句話說，能登居民所經歷的持續地震群在某種程度上可以用季節性降水，尤其是強烈降雪事件來解釋。
“我們可以看到，這些地震發生的時間與我們多次看到強降雪的時間非常吻合。這與地震活動密切相關。我們認為兩者之間存在物理聯繫。”
研究人員懷疑，大雪和類似的極端降水可能會在其他地方的地震中發揮作用，不過他們強調，主要的觸發因素總是來自地下。
“當我們首先想了解地震是如何發生的時候，我們就會想到板塊構造，因為這是而且永遠是發生地震的首要原因。但是，還有哪些因素會影響地震發生的時間和方式呢？這就是你開始考慮二階控制因素的時候了，而氣候顯然是其中之一。
編譯來源：ScitechDaily