Wetenschappers zetten externe sensoren in om aardbevingszwerm in Amerikaans-Samoa te volgen

Seismologische Vereniging van Amerika, Albany, CA

Kaart van Manu'a-eilanden met Raspberry Shake-locaties (rode driehoeken) en dorpen (zwarte vierkanten) die viltrapporten hebben bijgedragen. De oorsprong van de zwerm is gelokaliseerd op de plek waar de gele en rode ringen elkaar kruisen:direct onder of voor de kust ten noorden of ten zuiden van het eiland Ta'ū. (Afbeelding:Yoon et al.)

Eind juli tot oktober 2022 voelden inwoners van de Manu’a-eilanden in Amerikaans-Samoa de aarde meerdere keren per dag trillen, waardoor de bezorgdheid ontstond over een dreigende vulkaanuitbarsting of tsunami.

Een aardbevingscatalogus voor het gebied leverde niets op, omdat de eilanden geen seismisch monitoringnetwerk hadden dat de trillingen kon meten en seismologen kon helpen bij hun zoektocht naar de bron van de aardbevingszwerm.

Maar de bewoners van de Ta'ū-, Ofu- en Olosega-eilanden hadden antwoorden nodig, dus vonden Clara Yoon van de U.S. Geological Survey en haar collega's een andere manier om de seismische leemtes in te vullen. Ze gebruikten machinaal leren en een techniek genaamd template matching, waarbij de gegevens werden gebruikt die werden geregistreerd door een enkele seismische sensor op 250 kilometer afstand van de zwerm Amerikaans-Samoa.

Ze volgden de zwerm met behulp van deze gegevens van één station, gecombineerd met schokkende rapporten van bewoners, totdat in augustus en september 2022 lokale permanente seismische stations werden geïnstalleerd in Amerikaans-Samoa.

De niet-uitbarstende zwerm van vulkanische aardbevingen begon in juli 2022, ongeveer 15 kilometer uit de kust van het eiland Ta'ū. De vulkanische eilanden van Samoa ontstaan terwijl de tektonische plaat in de Stille Oceaan over een hotspot in de zuidelijke Stille Oceaan beweegt.

Bewonersrapporten over het frequente schudden, dat meerdere keren per dag gedurende een paar seconden achter elkaar plaatsvond, waren aanvankelijk de enige informatie over de zwerm. “Toen de aardbevingen begonnen, beschikte Amerikaans-Samoa niet over instrumentele geofysische monitoring, dus zelfs basisinformatie over de bron van de aardbeving – met gevolgen voor de besluitvorming bij noodgevallen en de openbare veiligheid – bestond niet”, aldus Yoon.

Om dit te verhelpen, wendden de onderzoekers zich tot een afgelegen seismisch station op Upolu, Samoa, onderdeel van het Global Seismographic Network, dat gegevens bevat die in bijna realtime kunnen worden gedownload via het EarthScope-datacentrum, zei Yoon.

Het seismische signaal van de aardbevingszwerm in Amerikaans-Samoa was echter moeilijk te detecteren op het verre station, dus gebruikten Yoon en collega's een deep-learning model genaamd EQTransformer, samen met een techniek genaamd template matching, om deze kleine aardbevingen uit een luidruchtige seismische achtergrond te halen.

“EQTransformer heeft veel aardbevingen gevonden met locaties die overeenkomen met Oost-Amerikaans Samoa, waarvan de grootste overeenkwamen met de tijden van viltrapporten,” zei Yoon. “Deze gevoelde rapporten, bijgedragen door lokale bewoners aan de National Weather Service, waren essentiële gegevensbronnen over de aardbevingen en gaven ons het vertrouwen dat de door EQTransformer gedetecteerde gebeurtenissen feitelijk dezelfde aardbevingen waren die door de lokale bevolking werden gevoeld.”

Met deze nieuwe aardbevingscatalogus voor het evenement konden de onderzoekers het begin en de piek van de zwermactiviteit karakteriseren. Draagbare en goedkope Raspberry Shake-sensoren die in augustus 2022 werden ingezet, hielpen om het gebied van de zwerm snel te lokaliseren. De zwerm eindigde in oktober 2022 zonder een uitbarsting, maar hield waarschijnlijk verband met de beweging van vulkanisch magma, concludeerden de onderzoekers.

Yoon zei dat een aanpak zoals hun single-station-techniek nuttig zou kunnen zijn op andere plaatsen in de wereld waar permanente seismische monitoring schaars is en seismisch gevaar slecht wordt begrepen, zoals offshore-gebieden met tsunami-potentieel of aardbevingen binnen een tektonische plaat. Ze voegde eraan toe dat de grootste aardbeving in de zwerm Amerikaans-Samoa een magnitude van 4,5 had, waardoor het onwaarschijnlijk is dat deze door wereldwijde seismische netwerken zou zijn gedetecteerd.

“Als niemand in de buurt had gewoond om het frequente schudden te melden, zou deze zwerm Amerikaans-Samoa misschien volkomen onopgemerkt zijn gebleven”, zei Yoon. “Veel onbekende seismische bronnen en verschijnselen wachten erop ontdekt te worden, misschien door toekomstige grootschalige, alomvattende toepassingen van diepgaande leerbenaderingen in de seismologie.”

Neem voor meer informatie contact op met de Seismological Society of America op Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien..