Magnitude Compression at Two Completeness Thresholds and the Likelihood of Large Earthquakes: Pre-registered Tests of Blue-Dominance and Red-Persistence Rules
وجدت هذه الدراسة المسجلة مسبقاً، والتي حللت سجلات الزلازل من اليابان وتشيلي وتركيا، أنه في حين نجحت قاعدة "الهيمنة الزرقاء" (حيث يتجاوز ضغط المقدار عند عتبة أدنى ذلك عند عتبة أعلى) في تحديد فترات انخفاض احتمالية وقوع زلازل كبيرة بشكل ملحوظ، إلا أن أيًا من القواعد المختبرة لم تستطع التنبؤ بشكل موثوق باقتراب الزلازل الكبيرة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تُعد الزلازل وسيلة الكوكب لتفريغ الإجهاد المتراكم على طول الشقوق في قشرته، وعلى مدار أكثر من قرن، درس العلماء سجلات كل هزة تم تسجيلها بواسطة أجهزة حساسة. تحتوي هذه السجلات على كم هائل من البيانات، حيث تسرد وقت وموقع وقوة ملايين الأحداث، بدءاً من الارتجافات الخافتة التي لا يكاد يشعر بها البشر وصولاً إلى التصدعات الهائلة التي تعيد تشكيل التضاريس. ويتمثل التحدي المركزي في هذا المجال في التمييز بين الضوضاء الخلفية للنشاط الزلزالي اليومي والأنماط المحددة التي قد تشير إلى أن زلزالاً كبيراً وخطيراً بات وشيك الوقوع. وبينما من الثابت علمياً أن الزلازل تميل إلى التكتل في الزمان والمكان، حيث غالباً ما تتبع الهزات الصغيرة هزات أكبر، إلا أن العثور على إشارة موثوقة للتحذير قصير المدى من حدث كبير ظل أمراً بعيد المنال. وقد فشلت معظم الإشارات المقترحة في الصمود عند اختبارها بصرامة مقابل بيانات جديدة، مما ترك المجتمع العلمي دون طريقة يعتمد عليها للتنبؤ بموعد اهتزاز الأرض بعنف في المرة القادمة.
في دراسة حديثة، شرع باحث في اختبار فكرة محددة حول كيفية تغير حجم الزلازل بمرور الوقت، باستخدام منهجية صُممت لتجنب العثرات الشائعة المتمثلة في البحث عن الأنماط بعد ظهورها بالفعل. ركزت الدراسة على ثلاث مناطق متميزة معروفة بنشاطها الزلزالي: شبه جزيرة نوتو في اليابان، ومنطقة إيكيكي في تشيلي، ومنطقة كهرمانماراس في تركيا. فحص الباحث العلاقة بين طريقتين مختلفتين لقياس "انضغاط" أقدار الزلازل. نظر أحد القياسات إلى جميع الزلازل التي تزيد قوتها عن 1.5 درجة، وهي زلازل متكررة وصغيرة، بينما نظر الآخر فقط إلى تلك التي تزيد قوتها عن 3.0 درجات، وهي نادرة وأكثر طاقة. ومن خلال تتبع هذين القياسين جنباً إلى جنب بمرور الوقت، اختبر الباحث ثلاث قواعد محددة لمعرفة ما إذا كان بإمكانها التنبؤ بوقوع زلزال كبير خلال الأشهر الثلاثة القادمة. ولضمان أن النتائج لم تكن مجرد تخمين محظوظ، تم تدوين القواعد وتثبيتها بطابع زمني رقمي قبل تحليل أي بيانات، وهي ممارسة تُعرف باسم "التسجيل المسبق" (pre-registration) التي تمنع العلماء من تغيير معاييرهم بعد رؤية النتائج.
وجدت الدراسة أن إحدى القواعد الثلاث قدمت رؤية واضحة وذات دلالة إحصائية، بينما لم تفعل القاعدتان الأخريان ذلك. تضمنت القاعدة الناجحة فترة ظل فيها قياس الزلازل الأصغر والأكثر تكراراً أعلى باستمرار من قياس الزلازل الأكبر والأندر. وعندما حدث هذا "السيادة الزرقاء" (blue dominance)، أي عندما ظل منحنى الأحداث الصغيرة فوق منحنى الأحداث الكبيرة دون انقطاع، انخفض احتمال وقوع زلزال كبير في التسعين يوماً التالية بشكل كبير. وفي المناطق الثلاث المدروسة، أعقب هذه الحالة زلزال كبير بنسبة خُمس المرات فقط مقارنة بيوم عادي. وقد ظل هذا النتاج صحيحاً حتى بعد أن وضع الباحثون في الحسبان العدد الإجمالي للزلازل التي تحدث في المنطقة، مما يشير إلى أن نمط الأحجام، وليس مجرد حجم النشاط المجرد، هو الذي حمل المعلومات. وتوحي هذه النتيجة بأنه عندما تنتج الأرض هزات صغيرة متجانسة جداً في الحجم، دون أن تصبح الأحداث الأكبر متجانسة بنفس الطريقة، فإن المنطقة تكون في مرحلة هدوء حيث يكون وقوع صدع كبير أمراً غير مرجح.
وعلى العكس من ذلك، استبعدت الدراسة صراحةً فكرة أن الارتفاع في الزلازل الكبيرة يمكن أن يكون علامة تحذيرية. اقترحت إحدى القواعد المختبرة أنه إذا تقاطع منحنى الزلازل الأكبر فوق منحنى الزلازل الأصغر بشكل متكرر، أو إذا ظل فوقه لمدة أسبوع أو أكثر، فإن وقوع زلزال كبير سيكون أكثر احتمالاً. أظهرت البيانات أنه بينما ارتبط التقاطع المتكرر بنشاط أعلى، كان ذلك ببساطة لأن المنطقة كانت مزدحمة بالفعل بالعديد من الزلازل، وليس لأن النمط نفسه تنبأ بحدث كبير. وبالمثل، عندما ظل منحنى الزلازل الأكبر فوق المنحنى الأصغر لمدة سبعة أيام على الأقل، لم يسبق ذلك وقوع زلزال كبير بشكل موثوق. في الواقع، أربعة من أصل أربعة عشر زلزالاً كبيراً تم تحليلها في الدراسة فقط كانت مسبوقة بتلك الفترة المستمرة من النشاط. وتتحدى هذه النتيجة المفهوم البديهي القائل بأن فترة طويلة من الهزات الصغيرة عالية الطاقة والمتجانسة تشير إلى أن القشرة تجمع الإجهاد اللازم لتحرر هائل.
وقد أشار الباحثون بعناية إلى أن نتائجهم تستند إلى عدد صغير نسبياً من الزلازل الكبيرة — خمسة عشر زلزالاً في المجمل عبر المناطق الثلاث — وأن النتائج تحتاج إلى تأكيد من مجموعات بيانات مستقلة لم تكن جزءاً من هذا التحليل الأولي. ولا تدعي الدراسة أنها حلت مشكلة التنبؤ بالزلازل، كما أنها لا تقدم أداة يمكنها إخبار الناس بموعد الإخلاء بدقة. بدلاً من ذلك، هي تحدد حالة معينة يكون فيها خطر وقوع زلزال كبير أقل بكثير من المعتاد. وهذا التمييز قد يكون مفيداً من الناحية العملية لمديري الطوارئ والعلماء، مما يساعدهم على تحديد الفترات التي تكون فيها المراقبة الروتينية كافية، بدلاً من الفترات التي تتطلب حالة تأهب قصوى. ومن خلال تجميد القواعد والشيفرة البرمجية المستخدمة في الدراسة، جعل الباحث من الممكن للآخرين اختبار هذه الأنماط نفسها على بيانات جديدة من اليابان وكاليفورنيا، مما يضمن استمرار العملية العلمية في صقل فهمنا لكيفية سلوك الأرض قبل أن تهتز.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.