Los terremotos pueden tener efectos devastadores en comunidades de todo el mundo. Atacan sin previo aviso a menudo resulta en grandes muertes. Dado que las réplicas que siguen al terremoto inicial a menudo resultan ser más catastróficas que el terremoto principal, Ser capaz de predecir con precisión la intensidad de futuras réplicas puede ayudar a salvar vidas. El profesor asociado Jiancang Zhuang y el profesor emérito Yosihiko Ogata del Instituto de Matemáticas Estadísticas (ISM) en Japón, en colaboración con colegas, han desarrollado un método que puede pronosticar la probabilidad de cuándo y dónde es probable que ocurran réplicas, y cuán fuerte será el más grande de ellos.

Sus hallazgos fueron publicados el 6 de septiembre, 2019 en Comunicaciones de la naturaleza .

Los terremotos pueden desencadenar movimientos dentro de la corteza terrestre, causando inestabilidad que puede resultar en temblores más poderosos. Un terremoto rara vez es un evento aislado, sino más bien acompañado de una secuencia de eventos, a menudo denominados clústeres. Cada secuencia suele estar dominada por un evento que tiene una magnitud mayor que todos los demás eventos dentro de la secuencia. Este evento se conoce como el choque principal, mientras que los eventos que preceden y / o siguen se conocen como premoniciones y réplicas, respectivamente. Las réplicas ocurren en la misma región que el sismo principal, pero son de menor magnitud. Cuando una réplica es mayor que la principal, el choque principal original se vuelve a designar como un choque anticipado, y la réplica más grande se reconoce como el principal.

"Muchos terremotos fuertes son seguidos por un gran terremoto posterior, de magnitud similar al terremoto inicial o incluso más fuerte. Los terremotos repetidos causan daños acumulados en edificios e infraestructuras ya debilitados; por lo tanto, pronosticar su ocurrencia es una tarea desafiante desde el punto de vista de la protección civil para evitar la pérdida continua de vidas, ", dijeron los autores." Las probabilidades del terremoto más grande después de un gran terremoto se pueden evaluar aprendiendo de otras secuencias de terremotos, un método estadístico conocido como inferencia bayesiana, y de un registro muy corto de la secuencia del terremoto, "Explicó Zhuang.

Los autores han introducido un nuevo método para predecir la magnitud de la réplica más grande dentro de un intervalo de tiempo futuro. en tiempo real, de la historia de la secuencia del terremoto. Este método analiza los patrones de datos del terremoto en particular combinando dos métodos estadísticos (estadísticas bayesianas y teoría de valores extremos) e incorporando los datos en el modelo Epidemic Type Aftershock-Sequence (ETAS), un proceso puntual que representa la actividad de los terremotos relacionada con el tiempo. en una determinada región geofísica, con el fin de calcular y pronosticar de forma rápida y precisa la probabilidad y la gravedad de las réplicas. El método, que se utilizó con éxito para analizar las secuencias del terremoto del terremoto de 2016 en Kumamoto, Japón, y predijo retrospectivamente la probabilidad de grandes terremotos posteriores al terremoto principal, proporciona una herramienta útil para mitigar el peligro de terremotos.

"Entendemos que es imposible hacer predicciones precisas de cuándo y dónde ocurrirá un terremoto dañino debido a la aleatoriedad inherente en la ocurrencia de terremotos y nuestras observaciones limitadas del proceso subterráneo. Pero la ocurrencia de terremotos tampoco es completamente aleatoria, ", dijo Zhuang." Este trabajo se realiza haciendo uso de nuestra comprensión de la agrupación de terremotos, que es el componente más predecible de la sismicidad. Nuestro objetivo es encontrar tantos componentes predecibles en el proceso del terremoto como sea posible para que podamos reducir la aleatoriedad en nuestros pronósticos ".

Esta investigación es la continuación de un resultado de investigación relacionado escrito en coautoría por Ogata que se publicó en Informes científicos en 2013, que utilizó la fórmula de Omori para pronosticar grandes réplicas dentro de un día después del choque principal.

"La diferencia entre los dos papeles, "dice Zhuang, "es que el primero se basa en la fórmula de Omori, que solo se aplica en el caso de un solo choque principal, e implica que la frecuencia de las réplicas disminuye rápidamente con el tiempo. Mientras que nuestro papel se basa en el modelo ETAS, un modelo más avanzado que se aplica a varios terremotos importantes, como en el caso Kumamoto, ", dijo." El modelo utilizado en el estudio de 2013 tiene como objetivo corregir los sesgos causados ​​por los datos faltantes, mientras que el nuevo modelo ayuda a obtener resultados estables lo más rápido posible utilizando conocimientos previos ".

Es más, el modelo descrito en el documento de 2013 "pronostica la tasa de terremotos en el futuro, y solo considera la mayor magnitud en un intervalo de tiempo fijo en el futuro, "dijo Zhuang, y agregó:"Los resultados de los dos artículos se compensan entre sí en lugar de entrar en conflicto. Es difícil compararlos directamente a través de sus resultados".

"Una de las ventajas importantes del método implementado es que incorpora completamente las incertidumbres de los parámetros del modelo en el análisis y la estructura de agrupamiento de la sismicidad, "escriben los autores, concluyendo que "los desencadenantes complejos que incluyen sismos previos y / o réplicas de orden superior no pueden pasarse por alto a los efectos de la predicción de terremotos / réplicas".

Según Zhuang, el siguiente paso es poder calcular esto en tiempo real, para que una vez actualizado el registro de terremotos, el pronóstico de probabilidad se actualiza inmediatamente.