Ученые развернули удаленный массив сенсоров для отслеживания землетрясений в Американском Самоа

Сейсмологическое общество Америки, Олбани, штат Калифорния

Карта островов Мануа с расположением Raspberry Shake (красные треугольники) и деревень (черные квадраты), предоставивших отчеты о толчках. Эпицентр роя локализован в месте пересечения желтых и красных колец: прямо под или в морской зоне севернее или южнее острова Тау. (Изображение: Yoon et al.)

Землетрясения без сейсмической сети

В конце июля — октябре 2022 года жители островов Мануа в Американском Самоа чувствовали толчки земли несколько раз в день, вызывая опасения грядущего извержения вулкана или цунами.

Каталог землетрясений для региона ничего не дал, так как острова не имели сейсмической сети мониторинга, способной измерить тряску и помочь сейсмологам в поиске источника роя землетрясений.

Но жителям островов Тау, Офу и Олосега нужны были ответы, поэтому Клара Юн из Геологической службы США и ее коллеги нашли другой способ заполнить сейсмические пробелы. Они использовали машинное обучение и технику, называемую сопоставлением шаблонов, на данных о тряске, записанных с одного сейсмического сенсора, расположенного в 250 километрах от роя в Американском Самоа.

Они отслеживали рой, используя эти одностаничные данные, в сочетании с отчетами жителей о тряске, до установки локальных постоянных сейсмических станций в Американском Самоа в августе и сентябре 2022 года.

Характеристики роя

Невулканический вулканический рой землетрясений начался в июле 2022 года примерно в 15 километрах от берега острова Тау. Вулканические острова Самоа возникают, когда тихоокеанская тектоническая плита движется над горячей точкой в южной части Тихого океана.

Отчеты жителей о частых толчках, происходивших несколько раз в день по несколько секунд, были единственной информацией о рое сначала. «Когда начались землетрясения, в Американском Самоа не было инструментального геофизического мониторинга, поэтому даже базовая информация об источнике тряски — с последствиями для экстренного принятия решений и общественной безопасности — отсутствовала», — сказала Юн.

Использование удаленной станции и глубокого обучения

Для исправления этого исследователи обратились к удаленной сейсмической станции на Уполу, Самоа, входящей в Глобальную сейсмографическую сеть, данные которой можно загружать в режиме близком к реальному времени через центр данных EarthScope, сказала Юн.

Сейсмический сигнал роя землетрясений в Американском Самоа был трудно обнаружить на удаленной станции, однако Юн и коллеги использовали модель глубокого обучения EQTransformer вместе с техникой сопоставления шаблонов, чтобы выделить эти крошечные землетрясения из шумного сейсмического фона.

«EQTransformer нашел много землетрясений с локациями, согласованными с восточным Американским Самоа, крупнейшие из которых совпали по времени с отчетами о чувствительных толчках», — сказала Юн. «Эти отчеты о чувствительных толчках, предоставленные местными жителями Национальной службой погоды, были важными источниками данных о землетрясениях и дали нам уверенность, что события, обнаруженные EQTransformer, действительно те же землетрясения, которые чувствовало местное население».

Результаты и значение

С этим новым каталогом землетрясений для события исследователи смогли охарактеризовать начало и пик активности роя. Переносные и недорогие сенсоры Raspberry Shake, развернутые в августе 2022 года, помогли быстро локализовать зону роя. Рой закончился в октябре 2022 года без извержения, но, вероятно, был связан с движением вулканического магмы, заключили исследователи.

Юн сказала, что подход вроде их одностаничной техники может быть полезен в других местах мира, где постоянный сейсмический мониторинг разрежен и сейсмический риск плохо понят, таких как морские зоны с потенциалом цунами или землетрясения внутри тектонической плиты. Она добавила, что крупнейшее землетрясение в рое Американского Самоа имело магнитуду 4.5, что делает маловероятным его обнаружение глобальными сейсмическими сетями.

«Если бы никто не жил рядом, чтобы сообщать о частых толчках, этот рой в Американском Самоа мог бы остаться полностью незамеченным», — сказала Юн. «Многие неизвестные сейсмические источники и феномены ждут открытия, возможно, будущими крупномасштабными комплексными приложениями подходов глубокого обучения в сейсмологии».

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Сейсмологическим обществом Америки по адресу This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..