Los terremotos representan un gran peligro para las personas y las ciudades de todo el mundo, pero con los esfuerzos adecuados de mitigación de peligros, desde requisitos de construcción más estrictos hasta una zonificación cuidadosa, el potencial de derrumbes catastróficos de carreteras y edificios y la pérdida de vidas humanas puede ser limitado.

Todas estas medidas dependen de que la ciencia proporcione modelos de riesgo sísmico de alta calidad. Y todavía, los modelos actuales dependen de una lista de supuestos inciertos, con predicciones que son difíciles de probar en el mundo real debido a los largos intervalos entre los grandes terremotos.

Ahora, un equipo de investigadores del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty de la Universidad de Columbia, Universidad del Sur de California, La Universidad de California en Riverside y el Servicio Geológico de EE. UU. Han elaborado un modelo basado en la física que marca un punto de inflexión en la predicción de terremotos. Sus resultados aparecen en el nuevo número de Avances de la ciencia .

"Ya sea que ocurra un gran terremoto la semana que viene o dentro de 10 años, los ingenieros necesitan construir a largo plazo, "dice el autor principal del estudio, Bruce Shaw, un geofísico en Lamont-Doherty. "Ahora tenemos un modelo físico que nos dice cuáles son los peligros a largo plazo".

Simulando casi 500, 000 años de terremotos de California en una supercomputadora, los investigadores pudieron igualar las estimaciones de peligros del modelo estadístico líder del estado basándose en cien años de datos instrumentales. Los resultados que se validan mutuamente añaden apoyo a las proyecciones de peligros actuales de California, que ayudan a establecer tarifas de seguros y estándares de diseño de edificios en todo el estado. Los resultados también sugieren un papel cada vez mayor de los modelos basados ​​en la física en la predicción del peligro de terremotos y la evaluación de modelos competidores en California y otras regiones propensas a terremotos.

El simulador de terremotos utilizado en el estudio, RSQSim, simplifica el modelo estadístico de California al eliminar muchas de las suposiciones que se utilizan para estimar la probabilidad de que un terremoto de cierto tamaño golpee una región específica. Los investigadores, De hecho, se sorprendieron cuando el simulador, programado con física relativamente básica, fue capaz de reproducir estimaciones de un modelo que ha mejorado constantemente durante décadas. "Esto muestra que nuestro simulador está listo para el horario de máxima audiencia, "dice Shaw.

Los sismólogos ahora pueden usar RSQSim para probar las predicciones específicas de la región del modelo estadístico. Las estimaciones precisas de peligros son especialmente importantes para los reguladores gubernamentales en ciudades de alto riesgo como Los Ángeles y San Francisco. que redactan y revisan códigos de construcción basados ​​en la ciencia más reciente. En un estado con una grave escasez de viviendas, los reguladores están bajo presión para hacer edificios lo suficientemente fuertes como para soportar fuertes sacudidas mientras se mantienen bajos los costos de construcción. Una segunda herramienta para confirmar las estimaciones de peligros da credibilidad a las cifras.

"Si puede obtener resultados similares con diferentes técnicas, que genera confianza en que estás haciendo algo bien, "dice el coautor del estudio, Tom Jordan, un geofísico de la USC.

Un sello distintivo del simulador es el uso de la velocidad y la fricción dependiente del estado para aproximar cómo se rompen las fallas del mundo real y transfieren la tensión a otras fallas. a veces provocando terremotos aún mayores. Desarrollado en UC Riverside hace más de una década, y refinado aún más en el estudio actual, RSQSim es el primer modelo basado en la física que replica el pronóstico de ruptura más reciente de California, UCERF3. Cuando los resultados de ambos modelos se incorporaron al modelo estadístico revolucionario de California, elaboraron perfiles de peligro similares.

John Vidale, director del Centro de Terremotos del Sur de California, que ayudó a financiar el estudio, dice que el nuevo modelo ha creado un 500 realista, 000 años de historia de terremotos a lo largo de las fallas de California para que los investigadores la exploren. Vidale predijo que el modelo mejoraría a medida que aumente la potencia informática y se agreguen más física al software. "Detalles como terremotos en lugares inesperados, la evolución de las fallas sísmicas a lo largo del tiempo geológico, y el flujo viscoso profundo debajo de las placas tectónicas aún no está integrado, " él dijo.

Los investigadores planean usar el modelo para aprender más sobre las réplicas, y cómo se desarrollan en las fallas de California, y estudiar otros sistemas de fallas a nivel mundial. También están trabajando para incorporar el simulador en un modelo de movimiento del suelo basado en la física, llamado CyberShake, para ver si puede reproducir estimaciones de sacudidas del modelo estadístico actual.

"A medida que mejoramos la física en nuestras simulaciones y las computadoras se vuelven más poderosas, entenderemos mejor dónde y cuándo es probable que ocurran los terremotos realmente destructivos, "dice el coautor del estudio Kevin Milner, investigador de la USC.