Japans meteorologiska byrå kallade nyligen jordbävningen M7.1 den 13 februari 2021, en efterskalv av den 11 mars 2011, mw9.0 Tohoku-händelsen, nästan 10 år efter den ursprungliga mainshock. Hur länge ska ett samhälle vänta efter en jordbävning innan de återvänder till sina hem eller börjar bygga om? När är risken för efterskalv över?
medvetenheten om efterskalv har genom århundradena. Begreppet ”jordbävningskarantän” var tydligt i den italienska staden Pistoia, Toscana, cirka 10 mil (16 kilometer) nordväst om Florens, när den drabbades av en stark jordbävning i Mars 1293. Många av stadens murbyggnader lämnades i ett osäkert tillstånd, och de överlevande drog sina trärambäddar ut ur ruinerna i hastigt monterade skjul och tält förvarade för en sådan nödsituation. Under en vecka med efterskalv bodde de borta från sina byggnader. På åttonde dagen återvände de till sina hem.
denna vecka med jordbävningskarantän var en tradition som passerade generationerna i centrala Italien. Liksom de 40 dagarna av karantän för ett fartyg som misstänks bära pesten, väntetiden grundades på århundraden av skarp empirisk observation. Vi vet nu hur man beräknar riskbesparingen.
förfall av Efterskalvsaktivitet
räddade jordbävningens karantänvecka liv? Enligt den japanska seismologen Fusakichi Omori 1894 sönderfaller efterskockaktiviteten proportionell mot 1 / t, som nu kallas omoris lag. Han identifierade också att aktiviteten faller snabbt bort från mainshock-källan. Efter en vecka är den extra riskminskningen för att stanna utanför en annan natt bara en åttondel av risken som sparas genom att campa ut den första natten.
nästan hälften av den totala risken över 100 dagar efter huvudchocken inträffar under den första veckan. Med inget annat än empirisk erfarenhet, ackumulerad vid olika tider och städer, formulerades en rationell politik sedan det trettonde århundradet som skulle imponera på en tjugoförsta århundradets beteendeekonom.
Tohoku efterskalv
efter jordbävningen Mw9.0 Tohoku den 11 mars 2011 inträffade tre av åtta av de största M7.0+ efterskalv inom de första sju dagarna. I en tidigare blogg som tittade på efterskalv efter 2011 Christchurch, Nya Zeeland, jordbävningar, skisserade jag arbetet med Markus B. ”B. U. S. law” förutspår att den största efterskalven vanligtvis är 1,1 till 1,2 magnitud enheter mindre än huvudchocken.
med Tohoku hade den största efterskalven en momentstorlek på 7.7 och inträffade inom 29 minuter från huvudchocken och förlängde plattgränsfelbrottet söderut. Inom 24 timmar fanns det ytterligare två jordbävningar över magnituden 7.0, och sedan förlängdes de mellanliggande luckorna exponentiellt: April 2011, juli 2011, December 2012, oktober 2013 och senast i februari 2021, nästan vid 10-årsjubileet. Vid denna tid, enligt Omoris lag, var den dagliga aktiviteten 0,03 procent av den första dagen.
antalet efterskalv går in i tusentals med 82 chocker på M6.0 och högre och 506 chocker på M5.0 och högre. Med undantag för den största efterskalven som fortsatte felbrottet i söder, dessa initiala jordbävningar, belägna i ett efterskalvmoln runt huvudfelbrottet, ökade inte mycket till skadan. Dispositionen av felbrottet, som doppade ner mot landet, innebär att många efterskalv tenderade att vara djupare med minskad ytskakning.
den mest skadliga efterskalven inträffade den 7 April 2011, belägen nära kusten och nedfallet av det ursprungliga epicentret. För tidigt efter mainshock för att skilja nya byggnadsskador, medförde efterskalven i April ytterligare skador, vilket vi vet från infrastrukturpåverkan. Detta inkluderade till exempel förskjutning av 620 sektioner av järnvägsspår, jämfört med 2200 sektioner förskjutna i mainshock. Eventuella extra skador från de första efterskalven viks in i analysen av förluster – Japan Reconstruction Agency klassificerade 122 000 hus som ”helt förstörda” och 282 000 som ”halvt förstörda” – och utvecklingen av sårbarhetsfunktioner.
men vid tiden för den senaste efterskalven, MW7.1-evenemanget den 13 februari 2021, som ligger 37 miles (60 kilometer) offshore och på ett djup av 31 miles (50 kilometer) från mainshock, byggdes allt om och fylldes på. I kuststäder orsakade chocken skador på traditionella kakeltak, förskjutna möbler och hyllor och skadade 185 personer, många från trasigt glas.
över stora delar av Japan, från Kyushu till Hokkaido, Bakgrunds seismisk aktivitet ökade efter mars 11, 2011, mainshock. En liten uppsättning M6 jordbävningar utlöstes långt bortom aftershock-molnet. En belägen under Mt. Fuji ledde till rädsla för ett utbrott. Det fanns också oro för att större jordbävningar skulle kunna migrera till närheten av Tokyo, men ingen enighet nåddes om strukturen för de tre tektoniska plattorna under staden.
en grupp föreslog att en 100 kilometer lång platta helt hade brutit av den filippinska havsplattan, och de förutspår en 250 procent ökning av jordbävningar runt staden i fem år från mars 2013. Under tiden fann en annan grupp seismologer, som såg kontinuitet i den nedåtgående plattan, att någon ökning av seismicitet sannolikt skulle vara ”obetydlig”. Jordbävningarna höll sig borta.
modellering efterskalv
2011 Tohoku jordbävningen återigen uppmanar frågan: bör efterskalv modelleras oberoende för deras bidrag till förlust? I Nya Zeeland 2011 såg vi den extraordinära situationen där en efterskalv orsakade flera skador i förhållande till den ursprungliga mainshock – Läs mer i min senaste blogg. Sedan Tohoku i mars 2011, och mycket mer typiskt, har de största efterskalven i Japan gjort en blygsam inverkan – under de första månaderna bidrog en liten del av den totala skadan och i februari 2021 medförde några omfattande mindre skador på reparationerna.
återigen kan vi ställa frågan: är det potentiella bidraget till förlust från efterskalv något vi bör modellera genom rymden och tiden efter alla större jordbävningshuvudskalv? Det tror RMS, och vi har uppdaterat de kortsiktiga sannolikheterna för händelser i jordbävnings-och Tsunami-HD-modellen i Japan efter Tohoku-jordbävningen för att fånga denna riskökning.
det normala överskottet av förluståterförsäkringsstrukturer och en tre dagars timmarsklausul matchar inte verkligheten i en långvarig efterskalvssekvens. När det har varit en betydande mainshock, kan man göra en försäkring, backas upp av stop-loss återförsäkring, för att täcka alla potentiella efterskalv aktivitet? Detta skulle ge användbar trygghet för dem som vill bygga om, om en stor efterskalv skulle följa.
kanske kan en produkt utvecklas genom en sekundär försäkringsmarknad eller genom användning av en parametrisk försäkringslänkad värdepappersstruktur (ils), som förutsäger den avlägsna möjligheten till en skadlig svanshändelse, som i februari 2011 i Christchurch. Med hjälp av modeller för att snabbt bedöma förlusterna från ett förväntat efterskalvsmoln kan emittenter och investerare möta en välbehövlig efterfrågan.
Omori, F. (1894) om jordbävningarnas efterskalv. J. College Sci. 7, 521–605.
Henry, C., & Das, S. (2001). Aftershock zoner av stora grunda jordbävningar: fel dimensioner, aftershock area expansion och skalning relationer. Geophysical Journal International 147(2), 272-293 https://academic.oup.com/gji/article/147/2/272/717516
Somerville, P. G. (2014). En jordbävningsgranskning efter Tohoku av jordbävningssannolikheter i södra Kanto-distriktet, Japan. Geoscience Bokstäver 1 (10). https://doi.org/10.1186/2196-4092-1-10
Toda, S., Stein, R., Kirby, S., et al. (2008). En platta fragment inklämd under Tokyo och dess tektoniska och seismiska konsekvenser. Natur Geoscience 1, 771-776. https://doi.org/10.1038/ngeo318
Toda, S., & Stein, R. (2013). Jordbävningen 2011 m = 9,0 Tohoku-oki mer än fördubblade sannolikheten för stora chocker under Tokyo. Geofysiska Forskningsbrev 40 (11), 2562-2566. https://doi.org/10.1002/grl.50524
Nanjo, KZ, Sakai, S., Kato, A., Tsuruoka, H., & Hirata, N. (2013). Tidsberoende jordbävning sannolikhetsberäkningar för södra Kanto efter 2011 M9.0 Tohoku jordbävningen. Geophysical Journal International 193 (2), 914-919. https://doi.org/10.1093/gji/ggt009; Uchida, N., & Matsuzawa, T. (2013). Pre-och post-seismisk långsam glidning kring 2011 Tohoku-oki jordbävningsbrott. Jord-och Planetvetenskapsbrev 374, 81-91. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.05.021