Forti nevicate e piogge possono contribuire ad alcuni terremoti

Ma gli scienziati del MIT hanno ora scoperto che anche alcuni eventi meteorologici potrebbero avere un ruolo nello scatenare alcuni terremoti.

In uno studio apparso oggi su Progressi della scienza, i ricercatori riferiscono che episodi di forti nevicate e piogge probabilmente hanno contribuito a uno sciame di terremoti negli ultimi anni nel nord del Giappone. Lo studio è il primo a dimostrare che le condizioni climatiche potrebbero provocare alcuni terremoti.

“Vediamo che le nevicate e altri carichi ambientali in superficie influiscono sullo stato di stress nel sottosuolo, e la tempistica degli eventi di precipitazioni intense è ben correlata con l’inizio di questo sciame sismico”, afferma l’autore dello studio William Frank, assistente professore presso il Dipartimento del MIT. delle Scienze della Terra, dell’Atmosfera e del Planetario (EAPS). “Quindi, il clima ha ovviamente un impatto sulla risposta della terra solida, e parte di quella risposta sono i terremoti.”

Il nuovo studio si concentra su una serie di terremoti in corso nella penisola di Noto in Giappone. Il team ha scoperto che l’attività sismica nella regione è sorprendentemente sincronizzata con alcuni cambiamenti nella pressione sotterranea e che tali cambiamenti sono influenzati dai modelli stagionali di nevicate e precipitazioni. Gli scienziati sospettano che questa nuova connessione tra terremoti e clima potrebbe non riguardare esclusivamente il Giappone e potrebbe svolgere un ruolo nello scuotere altre parti del mondo.

Guardando al futuro, prevedono che l’influenza del clima sui terremoti potrebbe essere più pronunciata con il riscaldamento globale.

“Se stiamo entrando in un clima che sta cambiando, con eventi di precipitazioni più estremi, e ci aspettiamo una ridistribuzione dell’acqua nell’atmosfera, negli oceani e nei continenti, ciò cambierà il modo in cui viene caricata la crosta terrestre”, aggiunge Frank. “Ciò avrà sicuramente un impatto ed è un collegamento che potremmo esplorare ulteriormente.”

L’autore principale dello studio è l’ex ricercatore associato del MIT Qing-Yu Wang (ora presso l’Università di Grenoble Alpes), e comprende anche Xin Cui postdoc dell’EAPS, Yang Lu dell’Università di Vienna, Takashi Hirose dell’Università di Tohoku e Kazushige Obara dell’Università di Tokio.

Velocità sismica

Dalla fine del 2020, centinaia di piccoli terremoti hanno scosso la penisola di Noto in Giappone, un dito di terra che curva verso nord dall’isola principale del paese nel Mar del Giappone. A differenza di una tipica sequenza di terremoti, che inizia come una scossa principale che lascia il posto a una serie di scosse di assestamento prima di estinguersi, l’attività sismica di Noto è uno “sciame di terremoti” – uno schema di terremoti multipli e continui senza scosse principali evidenti, o scosse sismiche. grilletto.

Il team del MIT, insieme ai colleghi giapponesi, mirava a individuare eventuali schemi nello sciame che potessero spiegare i terremoti persistenti. Hanno iniziato esaminando il catalogo dei terremoti dell’Agenzia meteorologica giapponese che fornisce dati sull’attività sismica in tutto il paese nel corso del tempo. Si sono concentrati sui terremoti avvenuti nella penisola di Noto negli ultimi 11 anni, durante i quali la regione ha subito attività sismiche episodiche, compreso lo sciame più recente.

Utilizzando i dati sismici del catalogo, il team ha contato il numero di eventi sismici avvenuti nella regione nel corso del tempo e ha scoperto che la tempistica dei terremoti prima del 2020 appariva sporadica e non correlata, rispetto alla fine del 2020, quando i terremoti erano diventati più intensi e raggruppati. nel tempo, segnalando l’inizio dello sciame, con terremoti in qualche modo correlati.

Gli scienziati hanno poi esaminato un secondo set di dati di misurazioni sismiche effettuate dalle stazioni di monitoraggio nello stesso periodo di 11 anni. Ciascuna stazione registra continuamente qualsiasi spostamento o scuotimento locale che si verifica. Lo scuotimento da una stazione all’altra può dare agli scienziati un’idea della velocità con cui un’onda sismica viaggia tra le stazioni. Questa “velocità sismica” è correlata alla struttura della Terra attraverso la quale viaggia l’onda sismica. Wang ha utilizzato le misurazioni della stazione per calcolare la velocità sismica tra ogni stazione a Noto e dintorni negli ultimi 11 anni.

I ricercatori hanno generato un quadro in evoluzione della velocità sismica sotto la penisola di Noto e hanno osservato uno schema sorprendente: nel 2020, intorno al periodo in cui si ritiene sia iniziato lo sciame sismico, i cambiamenti nella velocità sismica sembravano essere sincronizzati con le stagioni.

“Abbiamo quindi dovuto spiegare perché stavamo osservando questa variazione stagionale”, afferma Frank.

Pressione della neve

Il team si è chiesto se i cambiamenti ambientali di stagione in stagione potessero influenzare la struttura sottostante della Terra in modo tale da innescare uno sciame sismico. Nello specifico, hanno esaminato come le precipitazioni stagionali influenzerebbero la “pressione del fluido dei pori” sotterraneo – la quantità di pressione che i fluidi nelle crepe e nelle fessure della Terra esercitano all’interno del substrato roccioso.

“Quando piove o nevica, ciò aggiunge peso, che aumenta la pressione dei pori, che consente alle onde sismiche di viaggiare più lentamente”, spiega Frank. “Quando tutto quel peso viene rimosso, attraverso l’evaporazione o il deflusso, all’improvviso, la pressione dei pori diminuisce e le onde sismiche sono più veloci.”

Wang e Cui hanno sviluppato un modello idromeccanico della Penisola di Noto per simulare la pressione dei pori sottostante negli ultimi 11 anni in risposta ai cambiamenti stagionali delle precipitazioni. Hanno inserito nel modello i dati meteorologici di questo stesso periodo, comprese le misurazioni della neve giornaliera, delle precipitazioni e dei cambiamenti del livello del mare. Dal loro modello, sono stati in grado di monitorare i cambiamenti nell’eccesso di pressione dei pori sotto la penisola di Noto, prima e durante lo sciame sismico. Hanno poi confrontato questa linea temporale dell’evoluzione della pressione dei pori con il loro quadro in evoluzione della velocità sismica.

“Abbiamo effettuato osservazioni della velocità sismica e il modello dell’eccesso di pressione dei pori, e quando li abbiamo sovrapposti, abbiamo visto che si adattavano perfettamente”, afferma Frank.

In particolare, hanno scoperto che quando includevano i dati sulle nevicate, e in particolare gli eventi di nevicate estreme, la corrispondenza tra il modello e le osservazioni era più forte che se considerassero solo le precipitazioni e altri eventi. In altre parole, lo sciame sismico in corso che i residenti di Noto stanno sperimentando può essere spiegato in parte dalle precipitazioni stagionali e, in particolare, dagli eventi di forti nevicate.

“Possiamo vedere che i tempi di questi terremoti si allineano molto bene con i tempi multipli in cui vediamo intense nevicate”, dice Frank. “È ben correlato all’attività sismica. E pensiamo che ci sia un collegamento fisico tra i due.”

I ricercatori sospettano che forti nevicate e simili precipitazioni estreme potrebbero avere un ruolo nei terremoti altrove, anche se sottolineano che il fattore scatenante principale avrà sempre origine nel sottosuolo.

“Quando vogliamo capire per la prima volta come funzionano i terremoti, guardiamo alla tettonica a placche, perché questa è e sarà sempre la ragione principale per cui si verifica un terremoto”, afferma Frank. “Ma quali sono gli altri fattori che potrebbero influenzare quando e come si verifica un terremoto? È allora che si inizia a passare ai fattori di controllo di secondo ordine, e il clima è ovviamente uno di quelli.”

Questa ricerca è stata sostenuta, in parte, dalla National Science Foundation.