科学者が米領サモアの群発地震を追跡するためにリモートセンサーアレイを配備

アメリカ地震学会、カリフォルニア州アルバニー

フェルト レポートに貢献するラズベリー シェイクの場所 (赤い三角形) と村 (黒い四角) を含むマヌア諸島の地図。群れの発生源は、黄色と赤のリングが交差する場所、つまりタウ島の直下、または北または南の沖合に特定されます。 (画像:ユンら)

2022 年 7 月下旬から 10 月にかけて、米領サモアのマヌア諸島の住民は 1 日に数回地面が揺れるのを感じ、差し迫った火山の噴火や津波の懸念が高まりました。

この地域の地震カタログでは何も見つかりませんでした。なぜなら、この諸島には揺れを測定し、地震学者が群発地震の震源を探すのを助けることができる地震監視ネットワークがなかったからです。

しかし、タウ島、オフ島、オロセガ島の住民は答えを必要としていたため、米国地質調査所のクララ・ユン氏とその同僚たちは、地震の空白を埋める別の方法を見つけました。彼らは機械学習と、アメリカ領サモア群島から 250 キロメートル離れた単一の地震センサーから記録された揺れデータに対するテンプレート マッチングと呼ばれる技術を使用しました。

彼らは、2022 年 8 月と 9 月に米領サモアに現地の常設地震観測所が設置されるまで、これらの単一観測点のデータと住民からの揺れの報告を組み合わせて群発地震を追跡しました。

非噴火の火山性地震群発は、2022年7月にタウ島の沖合約15キロメートルで始まった。サモアの火山島は、太平洋プレートが南太平洋のホットスポット上を移動するときに生じます。

当初、この群に関する唯一の情報は、1日に数回、一度に数秒ずつ発生する頻繁な揺れに関する住民の報告だけだった。 「地震が始まったとき、アメリカ領サモアには地球物理学的観測手段がなかったため、緊急意思決定や公共の安全に関わるような、揺れの発生源に関する基本的な情報さえ存在しませんでした」とユン氏は述べた。

これを解決するために、研究者らは、地球規模地震観測ネットワークの一部であるサモアのウポルにある遠隔地震観測所に目を向けた。この観測所には、EarthScope データセンターを通じてほぼリアルタイムでダウンロードできるデータがあると、ユン氏は述べた。

しかし、アメリカ領サモアの群発地震の地震信号を遠くの観測点で検出するのは困難でした。そこで、Yoon 氏らは、EQTransformer と呼ばれる深層学習モデルと、テンプレート マッチングと呼ばれる技術を使用して、ノイズの多い地震背景からこれらの小さな地震を抽出しました。

「EQTransformerは、アメリカ領サモア東部と一致する位置の地震を多数発見し、そのうち最大のものはフェルトレポートの時刻と一致した」とユン氏は述べた。 「地元住民によって国立気象局に提供されたこれらのフェルトレポートは、地震に関する重要なデータ源であり、EQTransformer が検出した出来事が実際に地元住民が感じた地震と同じであるという確信を私たちに与えてくれました。」

このイベントの新しい地震カタログを使用して、研究者らは群発活動の開始とピークを特徴付けることができました。 2022 年 8 月に導入されたポータブルで安価な Raspberry Shake センサーは、群れのエリアを迅速に特定するのに役立ちました。この群れは噴火を起こすことなく 2022 年 10 月に終わりましたが、おそらく火山のマグマの動きに関係していると研究者らは結論付けました。

ユン氏は、彼らの単一ステーション技術のようなアプローチは、津波の可能性がある沖合地域やプレート内の地震など、恒久的な地震監視がまばらで地震の危険性がよく理解されていない世界中の他の場所でも役立つ可能性があると述べた。彼女は、米領サモア群発で発生した最大の地震はマグニチュード 4.5 であり、世界的な地震ネットワークによって検出される可能性は低いと付け加えました。

「もし近くに住んでいて頻繁に起こる揺れを報告する人がいなかったら、このアメリカ領サモアの群れはまったく気づかれなかったかもしれない」とユン氏は語った。 「多くの未知の地震源と現象が、おそらく地震学における深層学習アプローチの大規模で包括的な応用によって、発見されるのを待っています。」

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