KI deckt verborgene Verwerfungsbewegungen entlang der San-Andreas-Verwerfung auf

Ein Deep-Learning-Algorithmus, der mit kontinuierlichen Daten von Bohrloch-Dehnungsmessern trainiert wurde, hat Dutzende bisher unentdeckter langsamer Gleitereignisse unter dem Parkfield-Abschnitt der kalifornischen San-Andreas-Verwerfung aufgedeckt, wie eine in Nature Communications veröffentlichte Studie zeigt. Die Forschung demonstriert, dass diese lautlosen Verwerfungsbewegungen systematisch von einer erhöhten niederfrequenten Erdbebenaktivität gefolgt werden, was neue Einblicke in die Art und Weise bietet, wie Spannungen entlang eines der weltweit am genauesten überwachten Verwerfungssysteme abgebaut werden.nature+1

Das Unsichtbare aufspüren

Die Studie, geleitet von Zahra Zali vom GFZ Deutsches GeoForschungsZentrum zusammen mit den Koautoren Patricia Martínez-Garzón, David Mencin und Gregory C. Beroza, wandte Deep Learning direkt auf hochempfindliche Beobachtungen von Dehnungsmessern an, um kurzzeitige langsame Gleitereignisse zu identifizieren, die herkömmliche Detektionsmethoden übersehen hatten. Im Gegensatz zu regulären Erdbeben setzen langsame Gleitereignisse Energie eher über Stunden als über Sekunden hinweg frei, was sie für die seismische Standardüberwachung unsichtbar macht.linkedin+2

Die Forscher erstellten eine Art automatisierten Katalog dieser Ereignisse bei Parkfield – einem Abschnitt der San-Andreas-Verwerfung, der lange als natürliches Labor für die Erdbebenforschung gedient hat. Ihr Algorithmus lernte Muster aus den rohen Dehnungsdaten, ohne auf vordefinierte Vorlagen angewiesen zu sein, was es ermöglichte, subtile Deformationssignale zu erfassen, die im Rauschen verborgen waren.gfzpublic.gfz+1

Eine Verbindung zu niederfrequenten Erdbeben

Das auffälligste Ergebnis ist die zeitliche Beziehung zwischen langsamem Gleiten und niederfrequenter Seismizität. Das Team stellte fest, dass auf die erkannten langsamen Gleitereignisse konsequent ein Anstieg niederfrequenter Erdbeben folgt – kleine, tiefe, tremorartige Signale, die in der Übergangszone der Verwerfung auftreten. Diese Verbindung deutet darauf hin, dass langsames Gleiten benachbarte Abschnitte der Verwerfung belasten kann, die niederfrequente Aktivität auslöst und auf ein dynamischeres Zusammenspiel zwischen verschiedenen Arten von Verwerfungsbewegungen hindeutet, als bisher angenommen.nature+1

Implikationen für die Verwerfungsüberwachung

Die Arbeit erscheint zu einem Zeitpunkt erhöhter Aufmerksamkeit für die seismischen Gefahren Kaliforniens. Eine separate Studie, die im Juni veröffentlicht wurde, ergab, dass die Spannung an den Verwerfungen San Andreas und San Jacinto den höchsten Stand seit tausend Jahren erreicht hat. Während langsame Gleitereignisse Spannungen eher abbauen als aufbauen, könnte das Verständnis ihrer Muster Modelle darüber verbessern, wie sich Dehnungen entlang der Verwerfung ansammeln und dissipieren.cnn+1

Die Studie unterstreicht die wachsende Rolle der KI in der Geophysik, wo Machine-Learning-Tools zunehmend in der Lage sind, Informationen aus Datensätzen zu extrahieren, die für menschliche Analysten zu groß und komplex für eine manuelle Verarbeitung sind. Wie EarthScope, das das in der Forschung verwendete Netzwerk von Bohrloch-Dehnungsmessern betreibt, anmerkte, bieten solche Instrumente die nötige Empfindlichkeit, um diese "lautlosen" Bewegungen in Kombination mit modernen Rechentechniken zu erkennen.linkedin+1