Как изменение климата может повлиять на землетрясения по всему миру

В IV веке до нашей эры греческий философ Аристотель считал, что землетрясения возникают в результате сильного выхода воздуха из подземных пещер. Хотя уже некоторое время известно, что этот точный механизм неверен, оказывается, что может существовать связь между климатом и землетрясениями, а также другой сейсмической активностью.

Современное понимание тектоники плит — осознание того, что земные массивы суши, твердые плиты, составляющие земную кору как над океанами, так и под ними, находятся в постоянном движении и напряжении по отношению друг к другу, — подтвердилось только в 1960-х гг. Однако движение этих плит медленное. Например, субдукция плиты Наска под Южноамериканскую плиту составляет всего 70–80 миллиметров в год. Но движение неумолимо. Спустя эоны времени результатом стала конфигурация поверхности Земли, какой мы ее знаем сегодня. В тектонической игре непреодолимых сил что-то в конце концов уступает, или ломается, или сдвигается в сторону. Земля трясется. Как и когда снимается давление, частично зависит от нагрузки, которую несет пластина. Нагрузка может быть во многих формах, таких как камень, вода или лед.

Сокращающиеся ледники

Отскок ледника — это явление, при котором земная кора поднимается из-за таяния льда (разгрузки).Канадский щит испытывает отскок ледников с момента последнего отступления ледников на континенте Северной Америки. Поскольку климат продолжает нагреваться и уменьшать количество льда в некоторых местах и ​​увеличивать массу воды (например, из океанов, осадков), напряжение на тектонических плитах может измениться — иногда резко. Тема вклада климата в землетрясения, цунами и даже извержения вулканов не нова и изучается в течение последних нескольких десятилетий с постоянным исследовательским интересом.

Например, в недавней статье обсуждался вклад таяния ледников в землетрясение магнитудой 7,8 на Аляске в 1958 году. Это землетрясение высвободило 30 миллионов кубических метров горных пород, вызвав массивный камнепад, который обрушился на воды залива Гилберта и вызвал самый большой в мире из когда-либо зарегистрированных цунами — 1720 метров.

В исследовании отмечается, что событие произошло в июле, который является самым теплым месяцем в году на Аляске, и что 1958 год был самым теплым годом с 1944 года. Авторы подсчитали, что таяние ледников увеличило вероятность возникновения события на 2%. Хотя это может не иметь большого значения для этого события, усиление Арктики вызывает быстрое таяние ледников в высоких широтах, поэтому существует вероятность того, что в будущем произойдет больше подобной активности.

Также было показано, что сокращение ледникового льда на вулканах и вокруг них коррелирует с усилением вулканической активности. Это создает потенциально интересный механизм отрицательной обратной связи между изменением климата и увеличением количества сульфатных аэрозолей, которые могут образовываться в результате активности и немного уменьшать поступающее солнечное излучение.

Увеличение разжижения

Таяние ледников и тепловое расширение океанов из-за изменения климата также могут способствовать еще одной опасности, связанной с землетрясением. Повышение уровня моря поднимает уровень грунтовых вод во многих местах мира, что может привести к усилению тенденции к разжижению во время землетрясений.Разжижение происходит, когда рыхлые, заболоченные отложения на поверхности земли или вблизи нее теряют свою прочность в ответ на сильное сотрясение грунта. Это было значительным во время землетрясения в Крайстчерче, Новая Зеландия, в 2011 году. Влияние повышения уровня моря на разжижение было недавно изучено Quilter et al. (2015), которые рассмотрели несколько различных сценариев повышения уровня моря для Южного острова, где расположен Крайстчерч. Исследование показало, что количество объектов, которые могут быть повреждены, увеличивается в несколько раз в зависимости от степени повышения уровня моря и силы землетрясения.

Сильный ливень

Как упоминалось ранее, груз также может принимать форму воды. Землетрясения в Гималаях были связаны с сильными дождями в регионе. В сезон дождей увеличение массы воды снижает микросейсмическую активность, а в сухой сезон она усиливается (Панда и др., 2018 г.). Дополнительный вес заставляет пластины двигаться как горизонтально, так и вертикально.

Опять же, хотя изменение климата не упоминается в качестве основной движущей силы, ожидается, что муссонные осадки увеличатся из-за эффекта Клаузиуса-Клапейрона и увеличения контраста температур суши и океана. Механизм загрузки и выгрузки осадков может стать еще более важным в будущем.

Эффект веса воды не тривиален. Для сравнения, Argus et al. (2017) отметили, что период засухи 2011–2015 годов в Сьерра-Неваде, горном хребте между Центральной долиной Калифорнии и Большим бассейном, привел к увеличению высоты этого хребта на один дюйм из-за 11 кубических миль. воды, которая испарилась (удалялась) за этот период. Этого количества воды хватило бы на все текущие потребности Лос-Анджелеса в воде в течение почти 50 лет.

В последующие два года увеличение количества осадков привело к уменьшению высоты Сьерра-Невады на полдюйма.Вертикальные движения могут показаться небольшими, но они сравнимы со смещениями, вызванными фактическими сейсмическими движениями, и было обнаружено, что такие климатические воздействия модулируют время землетрясений в Калифорнии (Johnson et al. 2017).

Пониженное атмосферное давление

В других частях мира было обнаружено, что активность тайфунов оказывает небольшое влияние на сейсмическую активность на Тайване не из-за осадков, выпадающих на горы, и не из-за бьющего их ветра, а из-за пониженного атмосферного давления, вызывающего небольшие изменения в стресс. Лю и др. (2008) обнаружили, что более низкое давление, связанное с тайфуном, приводит к очень небольшому размыканию разлома, которое должно быть близко к состоянию разрушения, чтобы тайфун стал спусковым крючком.

Этот эффект снимает стресс от накопления, которое в противном случае могло бы вызвать более сильные землетрясения. Изменение климата приведет к более сильным тайфунам с более низким центральным давлением, но даже ожидаемое снижение давления от центра к периферии на 10% вряд ли окажет повышенное влияние на этот эффект.

Изменение климата редко упоминается

Важно иметь в виду, что во многих упомянутых примерах, описанных процессах и цитируемых исследованиях изменение климата упоминается редко, если вообще упоминается. Однако связь сейсмической активности с климатом — от таяния льда или изменения режима выпадения осадков — была продемонстрирована с использованием исторической информации, и существует относительно высокая степень достоверности того, что таяние ледников и количество случаев проливных дождей будут продолжать увеличиваться.

Также следует иметь в виду, что исследования атрибуции изменения климата, даже для конкретных погодных явлений, еще не являются обычным явлением, поэтому количественная оценка воздействия на значительные сейсмические эффекты может занять некоторое время. Учитывая относительную редкость по сравнению с такими событиями, как наводнения и ураганы, может пройти несколько десятилетий, прежде чем произойдет подходящее событие. С другой стороны, может быть, всего одна капля воды от тихоокеанского прибрежного шторма на горе.Уитни в Сьерра-Неваде в ближайшем будущем может стать сейсмической «бабочкой» для потрясающего тематического исследования.