С 2020 года учёные ведут постоянное наблюдение за оползнем Барри в проливе Принца Уильяма на Аляске. Установленные приборы фиксируют сейсмическую активность, помогая исследователям выявить ранние предвестники потенциального обрушения, способного вызвать разрушительное цунами.
Анализ этих сейсмических записей позволил учёным обнаружить ранее неизвестный тип сигнала. Он проявляется в виде резких высокочастотных импульсов, которые чаще всего фиксируются с конца лета до середины зимы, а затем внезапно исчезают в конце зимы или ранней весной.
Как сообщают исследователи в публикации для журнала Seismological Research Letters, Габриэль Дэви из Университета Аляски в Фэрбенксе и её коллеги предположили, что эти сигналы возникают из–за замерзания и таяния воды в микротрещинах скальных пород под соседним ледником Каскад. Их команда первой провела систематический анализ этих коротких, импульсивных сейсмических явлений в районе оползня Барри.
Учёные подчёркивают, что сами по себе эти сигналы не указывают на движение оползня. Однако они могут предоставить ценную информацию об изменениях в условиях подземных вод за склоном. Подобные изменения, в свою очередь, способны сыграть роль в запуске движения склона.
Особое внимание к сейсмическим предвестникам в районе Барри-Арм объясняется высокой нестабильностью самого оползня. Склон отличается крутизной и состоит из слабых, сильно раздроблённых коренных пород, что делает его подверженным обрушению. Кроме того, оползень лишился важнейшей опоры в виде ледника Барри, который быстро таял и отступал на протяжении последнего столетия.
Габриэль Дэви пояснила, что особые опасения вызывает масштаб оползня Барри. Это медленно движущаяся масса объёмом около 500 миллионов кубических метров, которая сползает уже несколько десятилетий. Учёный уточнила: «Если произойдёт быстрое обрушение, материал упадёт прямо в фьорд, что может вызвать цунами с потенциально большой высотой волн». По её словам, Барри-Арм посещают туристы на каяках и круизные лайнеры, а близлежащие поселения, такие как Уиттиер, могут пострадать. Таким образом, понимание этой угрозы имеет значение как с научной точки зрения, так и с позиции общественной безопасности.
Учитывая серьёзность этих рисков, с 2020 года территория оползня оснащена многочисленными измерительными приборами. Исследование Дэви и её коллег – одно из первых, тщательно анализирующих огромный объём сейсмических данных, собранных этими инструментами.
Для данного исследования команда вручную проанализировала годовой объём непрерывных записей сейсмических волн, ища сигналы, которые могли бы помочь определить время и место потенциального оползня.
Этот кропотливый подход позволил исследователям распознать широкий спектр сигналов, присутствующих в данных, включая вибрации от небольших землетрясений, движение ледников, деформацию склонов и другие источники сейсмического фонового шума.
«Нам необходимо было создать чёткое базовое понимание типов сигналов, которые регулярно возникают в этом районе, чтобы любые необычные или ранее нераспознанные сигналы сразу выделялись, – объяснила Дэви. – Проводя время с необработанными данными, вы учитесь распознавать, как выглядит «норма», прежде чем разрабатывать инструменты классификации и алгоритмы обнаружения».
Научившись идентифицировать необычные короткие импульсные события в сейсмических записях, исследователи сопоставили их с данными о погоде и осадках. Они также использовали наземный радар для отслеживания едва заметных изменений в движении склона. Такое комплексное изучение помогло понять, когда и где возникали эти сигналы.
Время, местоположение и характеристики сигналов указывали на небольшие, хрупкие процессы, происходящие сезонно по мере замерзания и оттаивания воды внутри трещин в скальной породе.
«Похожие сейсмические сигналы были задокументированы в других местах, хотя и не получили широкого распространения», – отметила Дэви. Она привела в пример недавнее исследование из Норвегии, где схожие сигналы наблюдались вблизи нестабильного скального склона, и «было высказано предположение, что их сигналы могут быть связаны с процессами замерзания–оттаивания, воздействующими на трещины в коренных породах».
Соавтор исследования Эзги Карасёзен сообщила, что Центр землетрясений Аляски сейчас тестирует региональную систему обнаружения оползней непосредственно на участке оползня Барри. По словам Карасёзен, эта система «будет оповещать нас о любых обрушениях склонов в этом районе».
«По мере развития исследований в области сейсмологии оползней растёт понимание того, что предшествующая сейсмическая активность – если она возникает – может быть важным источником раннего предупреждения, – заявила Карасёзен. – Это мотивирует более широкие исследования не только в Барри-Арм, но и на других участках на юге Аляски, где существуют аналогичные риски».
