上面大雪大雨 V.S下面大地震 ?

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還記得一個月前的403大地震嗎? 應該很難忘,因為直到5月現在還是餘震不斷,包括規模5.0以上的地震,如423搖得人心惶惶。然而,大家是否記得403前一連串的大雨特報、高溫特報? 舉幾個例子:

然後, 403傍晚就開始驚天動地的大地震了。。。

這場看似老天爺的巨作,科學會試圖撇開宿命論說法,用真實的數據與理論來解釋大地震: 地震不僅僅是構造板塊的碰撞以及地下斷層和裂縫的運動運動而已,當地球問你愛不愛他時(422),其實地球也是會丟出一些「表面」訊息的。

上面大雪大雨 V.S下面大地震 ?

上面大雪大雨 V.S下面大地震 ?

麻省理工學院在2024年5月8日於《科學進展》發表一項研究“解開能登(日本)地震群的環境和構造驅動因素[1]中指出,在過去幾年中,大雪和降雨可能導致日本北部發生大量地震。該研究首次表明氣候條件可能會引發一些地震。大雪和大雨可能是引發地震群的一個因素,這表明地球表面和上方發生的事情可能在地下事件中發揮作用[2]

研究的人事時地物

麻省理工學院的團隊以及他們在日本的同事旨在發現日本的能登半島地震蜂群(earthquake swarm)一種多次持續地震的模式,沒有明顯的主震或地震觸發。這些模式可以解釋持續的地震。他們首先查看了日本氣象廳的地震資料,該資料提供了一段時間內全國各地地震活動的數據。他們重點關注了過去11年能登半島的地震,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。

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利用地震數據,該團隊計算了該地區隨時間推移發生的地震事件的數量,並發現與2020年底相比,2020年之前的地震時間似乎是零星的和無關的,當時地震變得更加強烈和聚集,標誌著地震群的開始,地震以某種方式相關。然後,科學家們研究了監測站在同一11年期間進行地震測量的第二個資料集。每個網站都會持續記錄發生的任何位移或局部震動。

從一個台站到另一個台站的震動可以讓科學家瞭解地震波在台站之間的傳播速度。這種地震速度與地震波傳播的地球結構有關。他們使用台站測量值計算了過去11年中能登及其周邊地區每個台站之間的地震速度,並觀察到一個令人驚訝的模式:在2020年,大約在地震群被認為已經開始的時候,地震速度的變化似乎與季節同步。因此研究將能登半島的地震模式與地球表面下孔隙內的壓力模型進行了比較。該模型考慮了改變下方岩石內壓力的地上因素,例如季節性海平面變化、大氣壓力波動和大雨或大雪事件

研究結果與討論

結果發現,當包括降雪資料,特別是極端降雪事件時,模型和觀測值之間的擬合度比只考慮降雨和其他事件更強。換句話說,能登居民正在經歷的持續地震群可以部分解釋為季節性降水,特別是大雪事件

季節性降水如何影響地下板塊可觀察自「孔隙流體壓力, pore fluid pressure」—地球裂縫和裂縫中的流體在基岩內施加的壓力: 下雨或下雪時,這會增加重量,從而增加孔隙壓力,從而使地震波傳播得更慢

當所有這些重量通過蒸發或徑流被移除時,

突然間,孔隙壓力降低,地震波更快

值得注意的是,該研究並沒有說氣候或天氣的變化直接導致地震。相反,它表明,由於水在地表下移動的方式以及雪的重量施加的壓力的變化給定地區的地震率可能會增加或減少。研究人員懷疑,大雪和類似的極端降水可能在其他地方的地震中發揮作用,儘管他們強調主要觸發因素總是起源於地下。

研究人員怎麼說

麻省理工學院地球、大氣和行星科學William Frank說:

這些大降雪事件似乎與這些大地震群的開始密切相關,。。。我們不應該忘記氣候本身也可以在改變地震發生深度的壓力狀態方面發揮作用。”

蜂群中最大的一次是日本今年元旦的7.5級地震。據日本紅十字會稱,超過240人死亡與這次主震事件有關。根據Frank的說法,與典型的餘震序列相比,蜂群的時機也很不尋常。 

當我們第一次想瞭解地震是如何運作的時,我們會關注板塊構造,因為板塊構造是並且將永遠是地震發生的頭號原因。。。但是,還有哪些其他事情可能會影響地震何時以及如何發生?這時,你開始轉向二階控制因素,而氣候顯然是其中之一。
如果你有足夠的雪,你實際上會把地球推倒,如果你把雪拿掉,它就會反彈回來

美國地質學會(United States Geological Society)的地球物理學家David Shelly表示,這項研究提出了有趣的問題,但需要更多的研究來驗證其發現:  

他們所展示的是,在這些降雪之後,地震活動似乎開始並加劇。這是一個有趣的觀察結果,我不確定它是否是決定性的 。。。不過,這個序列是科學社群非常感興趣的一個主題。這是第一篇表明可能存在環境因素的論文

過去研究也表明,環境因素可以在引發地震中發揮作用。在2019年的一項研究中,Shelly和同事們發現,春季融雪流入加州馬姆莫斯湖湖周圍火山口附近的地球裂縫中,可能引發了一連串地震。融雪迅速補充地下水,壓力變化似乎引發了相對較淺的斷層活動。研究人員發現,從歷史上看,該地區在潮濕時期發生地震活動的可能性是乾燥時期的37倍。 

像這樣的研究激起了科學家的好奇心,即氣候變化是否會對地震行為產生微小影響。有更多的研究表明,在某些情況下,地震的時間與地表發生的這些過程之間存在聯繫,Shelly說:

我對氣候變化預測的理解是,極端天氣更多,長期乾旱和極端潮濕時期更多。這可能會使這些影響更加明顯。

A.H.: 台灣地震如此頻繁,好想看到針對台灣地震的此類研究。。。


[1] Qing-Yu Wang et al. ,Untangling the environmental and tectonic drivers of the Noto earthquake swarm in Japan.Sci. Adv.10,eado1469(2024).DOI:10.1126/sciadv.ado1469

[2] Yahoo/NBC News: Can heavy snowfall trigger earthquakes? A new study suggests a link. May 9, 2024 at 10:48 AM GMT+8

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愛因斯坦: "所有的科學都只不過是日常思維的提煉。” 對於A.H.而言,每個人的內在都住著一個好奇的小孩, A.H.藉著寫科普,提煉日常的觀察與理解, 期待科學其實也能成為大家閒話家常的有趣日常。
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