Исследование постсейсмической деформации и её влияние на уровень моря

Учёные обнаружили, что земля на сотни километров от эпицентра крупного землетрясения продолжает постепенно опускаться на несколько миллиметров в год, что может ускорять локальный рост уровня моря и искажать прогнозы при отсутствии учёта этих движений. Исследование, опубликованное в журнале Communications Earth and Environment, посвящено долгосрочной постсейсмической деформации в районе западного побережья Сулавеси и Суматры.

Авторы проанализировали почти два десятилетия геофизических данных, собранных наземными GPS-станциями в регионе — в Сингапуре, Малайзии и Таиланде — и сопоставили наблюдения с численными моделями внутренней структуры Земли. В центре исследования — последствия крупного разломного разрыва у западного побережья острова Суматра: тогда часть западного побережья острова сместилась вниз на значительные величины, и теперь учёные показали, что связанные с этим процессы не заканчиваются за считанные минуты или дни после толчка.

По словам ведущего автора доктора Грейс Нг из Технологического университета Наньяна (Сингапур), сильные землетрясения запускают медленную перенастройку в глубоких слоях Земли, которая может продолжаться годы и даже десятилетия. Анализ данных показал, что слой горных пород вокруг разлома продолжает двигаться, причём его влияние простирается до примерно шестисот километров от эпицентра: наземные площадки в этом радиусе фиксируют стабильное опускание поверхности на величины порядка нескольких миллиметров в год.

Исследователи связывают это с особенностями верхней мантии под так называемым суматранским бэк-арком — регионом повышенной вулканической активности и аномально высокой температуры подземных пород. Моделирование и интерпретация геодезических данных указывают на то, что в этом слое наблюдается пониженная вязкость (меньшее сопротивление течению), что позволяет породам медленно деформироваться и даже «течь» в геологическом смысле.

Такая слабая астеносфера может испытывать локальные конвективные движения: разогретые массы поднимаются, охлаждённые — опускаются, что в свою очередь вызывает долгопротекающие изменения положения земной поверхности на сотнях километров от разлома. Соавтор исследования и старший автор Эмма Хилл, профессор в области наук о Земле и окружающей среде в том же университете, отмечает, что современные сценарии повышения уровня моря в основном учитывают климатические факторы — талая вода ледников и термическое расширение океанов — и могут недооценивать эффект, если не принимать во внимание глубокие геологические перемещения грунта.

Снижение уровня суши даже на миллиметры в год усиливает локальное относительное повышение уровня моря и меняет условия для прибрежного планирования мало возвышающихся городов и территорий. Авторы подчёркивают, что ключом к выявлению этих эффектов стали длительные непрерывные геодезические наблюдения: без многолетних GPS-записей было бы невозможно отделить медленные постсейсмические тренды от краткосрочных колебаний.

По словам доцента Люцзя Фэнга, такие долговременные записи жизненно важны для понимания того, как твёрдая оболочка Земли отвечает на крупные землетрясения и как эти процессы развиваются с течением времени. Работа также предполагает, что пониженная вязкость верхней мантии под бэк-арками может быть характерной не только для региона Суматры, но и для других зон субдукции в мире.

Это делает актуальным более широкое использование GPS-данных и других геодезических инструментов для мониторинга постсейсмических движений и внедрение соответствующих параметров в модели прогноза изменений уровня моря. Исследователи надеются, что результаты будут учтены в будущих моделях повышения уровня мирового и местного моря для повышения точности прогнозов и лучшего планирования прибрежной инфраструктуры и защиты низменных населённых пунктов.