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地震は山火事のように広がりますか?

森林火災の単純なモデルは、地震の規模と余震の分布を説明するのに役立つ可能性がある、と理論物理学者は述べています。地球科学者は、必要最小限のモデルの精度について疑問があると述べていますが、余震を説明するための努力を歓迎しています.

「基本的なアプローチにはメリットがあります」と、カリフォルニア大学デービス校の地球物理学者であるドナルド・ターコットは言います。 「余震を経験した人を他に知りません。」

地震は顕著な統計的規則性を示しています。大きな地震は小さな地震よりも発生頻度が低く、科学者たちは半世紀以上にわたって、マグニチュード 2 の地震がマグニチュード 1 の地震の約 10 分の 1 の頻度で発生することを知っていました。マグニチュード 3 のものは、マグニチュード 2 のものの 10 分の 1 の割合で発生します。等々。このグーテンベルグとリヒターの関係は数学的に書き直すことができ、地震の頻度はサイズまたは地震モーメント (マグニチュードとは異なる量) の増加に伴って減少し、そのサイズの指数またはべき乗に比例することを示すことができます。データは、その指数が -1.8 から -1.5 の間であることを示しています。

しかし、その数字はどこから来たのですか?バリローチェにあるアルゼンチン国立原子力委員会の理論家であるエドゥアルド・ジャグラは、地震断層の初期の統計モデルではそれを説明できなかったと述べています。代わりに、研究者は適切な指数を得るためにパラメーターを調整したと彼は言います。さらに、これらのモデルでは、大きな衝撃に続く余震が省略されていました。これは大きな欠落であると彼は言います。

現在、Jagla は、森林火災がどのように広がるかのモデルを微調整することで、余震を組み込み、指数の値を説明できると述べています。いわゆる Drössel-Schwabl モデルでは、樹木は広大な市松模様のような正方形のグリッド上でランダムに発芽します。森が十分に密集すると、稲妻がランダムな木に火をつけ、火は隣接する正方形を占める木に瞬時に広がります。ジャンプ先の隣人がいなくなるまで大火が続きます。その後、プロセスが最初からやり直されます。

ジャグラのモデルでは、「森」は地球の地殻を切り裂く断層の平面であり、10,000 x 10,000 のグリッドに分割されています。樹木の発芽は、断層に沿った応力の蓄積に対応しています。地震の際に移動する断層の部分への燃焼領域。

この基本モデルでは、火災の規模は、指数が -1.2 の累乗則に従います。これは、実際の地震の数よりも大幅に大きくなります。しかし、Jagla はひねりを加えますPhysical Review Letters で 12 月 3 日に公開された論文で彼が報告しているように .彼は、木には 2 つのタイプがあると想定しています。より一般的な「A 木」は即座に燃え、非常にまれな「B 木」はゆっくりと燃え、遅れてから隣人を照らします。森林火災モデルでは、単一の B ツリーを通過する必要があるときに火災が一時停止します。

その結果、森林火災は時間的にわずかに離れた小さな火災の「クラスター」に分割され、本当に大きな火災の頻度が減少します。現在、個々の火災のサイズ分布は、観測された地震サイズの分布と同様に、-1.8 の指数を持っています。 「単一の地震だったはずの地震が、現在では多数の小さな地震に断片化され、正しい指数が得られています」と Jagla 氏は言います。破片は余震として解釈でき、B ツリーは断層の震源として解釈できると彼は言います。

Jagla 氏によると、重要なポイントは、内部タイムスケール (B ツリーの遅延) を導入するだけで、システムが正しい指数になるということです。遅延が A ツリーが燃えるのにかかる時間よりもはるかに長く、落雷の間隔よりもはるかに短い限り、B ツリーの効果は火を空間的に分散させるため、指数は同じになると彼は言います。地震に関して言えば、余震は、各衝撃の持続時間に比べてゆっくりと発生しなければなりませんが、応力の蓄積に比べれば急速に発生します。

カリフォルニア州メンロパークにある米国地質調査所の地質学者であるロス スタインは、「彼のアプローチの直感的なシンプルさと明快さが気に入っています。彼が消防コミュニティから借りて、私たちのコミュニティに洞察を提供していることに感心しています」と述べています。 「しかし、多くの現象がグーテンベルク・リヒターのべき法則を説明できるので、スローファイア仮説が重要な要素であると確信するのは難しい」と彼は警告する. Turcotte は、他の多くの研究者も、関係の指数の値を説明したと主張していると述べています.

Jagla は論文の中で、彼の計画をテストする方法を提案しています。彼のモデルでは、本震とその最初の数回の余震の指数は比較的高く、1 種類の木しかない元の火災モデルの -1.2 に近くなります。その後、余震が増えるにつれてその値は減少するはずです。 Jagla によると、南カリフォルニアで 20 年以上にわたって取得されたデータによると、30 分以内に発生した本震と余震の指数は -1.35 であるのに対し、本震から 30 ~ 90 分後に発生した余震の指数は -1.7 であることが示されています。

しかし、スタインもターコットも、大地震後の最初の 30 分間の余震の一覧表は不完全であることで知られている。したがって、これが地球を揺るがす進歩であるかどうかはまだわかりません.


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