تسلط الأبحاث الجديدة الضوء على إمكانية التنبؤ بالزلازل الكبرى قبل أشهر من وقوعها باستخدام التعلم الآلي للكشف عن العلامات المبكرة للنشاط الزلزالي.. ومع ذلك تظل فعالية هذه التقنية التنبؤية وتداعياتها الأخلاقية موضع نقاش.
تشير الأبحاث التي أجراها أحد العلماء في جامعة ألاسكا فيربانكس إلى أن الجمهور قد يتلقى إشعارًا مسبقًا بوقوع زلزال كبير قبل عدة أيام إلى أشهر، استنادًا إلى تحديد النشاط التكتوني منخفض المستوى السابق عبر مناطق واسعة، ركز هذا التحليل على زلزالين كبيرين في ألاسكا وكاليفورنيا.
النشاط التمهيدي للثورات البركانية والزلازل
يدرس الأستاذ المساعد في مجال البحث، تارسيلو جيرونا، من المعهد الجيوفيزيائي بجامعة ألاباما في فرنسوا، النشاط التمهيدي للثورات البركانية والزلازل،وشارك في تأليف الدراسة الجيولوجي كيرياكي درايموني من جامعة لودفيج ماكسيميليان في ميونيخ بألمانيا.
يقول جيرونا: "تظهر ورقتنا البحثية أن التقنيات الإحصائية المتقدمة، وخاصة التعلم الآلي، لديها القدرة على تحديد المؤشرات الأولية للزلازل ذات القوة الكبيرة من خلال تحليل مجموعات البيانات المستمدة من كتالوجات الزلازل".
كتب المؤلفون خوارزمية حاسوبية للبحث في البيانات بحثًا عن نشاط زلزالي غير طبيعي، الخوارزميات عبارة عن مجموعة من التعليمات الحاسوبية التي تعلم البرنامج كيفية تفسير البيانات والتعلم منها واتخاذ تنبؤات أو قرارات مستنيرة.
دراسات الحالة.. الزلازل في أنكوريج وريدجكريست
ركز الباحثون على زلزالين كبيرين: زلزال أنكوريج عام 2018 بقوة 7.1 درجة وسلسلة الزلازل التي ضربت ريدجكريست، كاليفورنيا عام 2019 بقوة 6.4 إلى 7.1 درجة.
ووجد الباحثون أن ما يقرب من 3 أشهر من الزلازل الإقليمية المنخفضة الشاذة حدثت في حوالي 15% إلى 25% من جنوب وسط ألاسكا وجنوب كاليفورنيا قبل كل من الزلزالين المدروسين.
وتوصلت أبحاثهم إلى أن الاضطرابات التي تسبق الزلازل الكبرى تنتج في الغالب عن نشاط زلزالي تقل شدته عن 1.5 درجة.
وقع زلزال أنكوريج في 30 نوفمبر 2018، الساعة 8:29 صباحًا، وكان مركزه على بعد حوالي 10.5 ميلًا شمال المدينة، وقد تسبب في أضرار جسيمة لبعض الطرق والطرق السريعة، وتضرر العديد من المباني.
النتائج والتداعيات
باستخدام برنامجهم المدرب على البيانات، وجد جيرونا ودريموني أن احتمال وقوع زلزال كبير في غضون 30 يومًا أو أقل في زلزال أنكوريج ارتفع بشكل مفاجئ إلى ما يقرب من 80% قبل 3 أشهر من زلزال 30 نوفمبر.
وارتفع الاحتمال إلى ما يقرب من 85% قبل بضعة أيام فقط من وقوعه. وتوصلوا إلى نتائج احتمالية مماثلة لتسلسل زلزال ريدجكريست لفترة بدأت قبل حوالي 40 يومًا من بداية تسلسل الزلزال.
يقترح جيرونا ودريموني سببًا جيولوجيًا لنشاط السلف منخفض الحجم: زيادة كبيرة في ضغط سائل المسام داخل الصدع.
يشير ضغط سائل المسام إلى ضغط السائل داخل الصخر، يمكن أن يؤدي ارتفاع ضغط سائل المسام إلى انزلاق الصدع إذا كان الضغط كافياً للتغلب على مقاومة الاحتكاك بين كتل الصخور على جانبي الصدع.
وقال درايموني "إن زيادة ضغط سائل المسام في الصدوع التي تؤدي إلى زلازل كبرى تغير الخصائص الميكانيكية للصدوع، ما يؤدي بدوره إلى اختلافات غير متساوية في مجال الضغط الإقليمي.. ونقترح أن هذه الاختلافات غير المتساوية ... تتحكم في الزلازل غير الطبيعية منخفضة الحجم".
وأوضح: "شبكات الزلازل الحديثة تنتج مجموعات بيانات هائلة، والتي عند تحليلها بشكل صحيح، يمكن أن تقدم رؤى قيمة حول مقدمات الأحداث الزلزالية". "وهذا هو المكان الذي يمكن أن تلعب فيه التطورات في التعلم الآلي والحوسبة عالية الأداء دورًا تحويليًا، مما يمكن الباحثين من تحديد الأنماط ذات المغزى التي يمكن أن تشير إلى زلزال وشيك".
التحديات في التنبؤ بالزلازل
يؤكد المؤلفون أن خوارزميتهم سيتم اختبارها في مواقف شبه فورية لتحديد التحديات المحتملة للتنبؤ بالزلازل ومعالجتها. ويضيفون أنه لا ينبغي استخدام هذه الطريقة في مناطق جديدة دون تدريب الخوارزمية على الزلازل التاريخية في تلك المنطقة.
وقال جيرونا إن إنتاج توقعات موثوقة للزلازل له "بعد مهم للغاية ومثير للجدل في كثير من الأحيان".
وأوضح أن "التنبؤ الدقيق له القدرة على إنقاذ الأرواح والحد من الخسائر الاقتصادية من خلال توفير تحذيرات مبكرة تسمح بالإخلاء والاستعداد في الوقت المناسب". "ومع ذلك، فإن عدم اليقين المتأصل في التنبؤ بالزلازل يثير أيضًا أسئلة أخلاقية وعملية مهمة".
وأشار إلى أن "الإنذارات الكاذبة يمكن أن تؤدي إلى حالة من الذعر غير الضروري، والاضطرابات الاقتصادية، وفقدان الثقة العامة، في حين أن التنبؤات الخاطئة يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة".
