Bilim insanları bir depremin nedenini araştırırken genellikle yeraltından başlarlar. Yüzyıllar boyunca süren sismik çalışmaların açıkça ortaya koyduğu gibi, bir sarsıntıyı tetikleyen şey, tektonik plakaların çarpışması ve yüzey altı fayla çatlaklarının hareketidir.
Ancak MIT bilim insanları artık bazı hava olaylarının da depremlerin tetiklenmesinde rol oynayabileceğini gördüler.
Science Advances dergisinde 8 Mayıs 2024 tarihinde yayınlanan bir çalışmada araştırmacılar, şiddetli kar yağışı ve yağmurun, kuzey Japonya’da son birkaç yılda meydana gelen ‘deprem sürüleri’ne muhtemelen katkıda bulunduğunu bildiriyor. Çalışma, iklim koşullarının bazı depremleri başlatabileceğini gösteren ilk çalışma olma özelliğini de taşıyor.
MIT Bölümü’nde yardımcı doçent olan William Frank, “Yüzeydeki kar yağışı ve diğer çevresel yüklerin yeraltındaki stres durumunu etkilediğini ve yoğun yağış olaylarının zamanlamasının bu deprem dalgasının başlamasıyla ilişkili olduğunu görüyoruz. Dolayısıyla iklimin, katı dünya yüzeyinin tepkisi üzerinde açıkça bir etkisi var ve bu tepkinin bir kısmı da deprem olarak gözleniyor” diyor.
Yeni çalışma Japonya’nın Noto Yarımadası’nda devam eden bir dizi depreme odaklanıyor. Ekip, bölgedeki sismik aktivitenin şaşırtıcı bir şekilde yeraltı basıncındaki belirli değişikliklerle senkronize olduğunu ve bu değişikliklerin mevsimsel kar yağışı ve yağış düzenlerinden etkilendiğini keşfetti. Bilim insanları, depremler ile iklim arasındaki bu yeni bağlantının Japonya’ya özgü olmayabileceğinden ve dünyanın diğer bölgelerini sarsmada rol oynayabileceğinden şüpheleniyorlar.
Geleceğe baktığımızda iklimin depremler üzerindeki etkisinin küresel ısınmayla birlikte daha belirgin olabileceğini de öngörüyorlar.
Frank, “Aşırı yağış olaylarıyla değişen bir iklime giriyorsak ve suyun atmosferde, okyanuslarda ve kıtalarda yeniden dağılmasını bekliyorsak bu, yer kabuğunun yükünü değiştirecek ve kesinlikle bir etkisi olacaktır” diyor.
Sismik Hız
2020’nin sonlarından bu yana yüzlerce küçük deprem, Japonya’nın ana adasından Japonya Denizi’ne doğru kuzeye doğru kıvrılan bir kara parçası olan Noto Yarımadası’nı sarstı. Ana şok olarak başlayan ve sönmeden önce yerini bir dizi artçı şoka bırakan tipik bir deprem dizisinin aksine, Noto’nun sismik aktivitesi bir “deprem sürüsü”dür ki bu da belirgin bir ana şok veya sismik tetikleyici olmayan çoklu, süregen deprem örüntüsü olarak tanımlanabilir
MIT ekibi, Japonya’daki meslektaşlarıyla birlikte, sürüdeki ısrarlı depremleri açıklayabilecek herhangi bir örüntü olup olmadığını tespit etmeyi amaçladı ve işe Japon Meteoroloji Ajansı’nın zaman içinde ülke çapındaki sismik aktiviteye ilişkin veriler sağlayan deprem kataloğunu inceleyerek başladı. Son 11 yılda Noto Yarımadası’nda meydana gelen depremlere odaklandıklarında ise aynı anda bölgede en son yaşananlar da dahil olmak üzere aralıklı deprem faaliyetleri olduğunu gördüler.
Ekip, katalogdaki sismik verilerle bölgede zaman içinde meydana gelen sismik olayların sayısına baktı. Depremlerin daha yoğun ve kümelenmiş olduğu 2020 sonlarına kıyasla 2020 öncesindeki deprem zamanlamasının düzensiz ve ilgisiz göründüğünü tespit etti.
Bilim insanları daha sonra aynı 11 yıllık dönemde izleme istasyonları tarafından alınan sismik ölçümlerden oluşan ikinci bir veri setine baktılar. Her istasyon, meydana gelen herhangi bir yer değiştirmeyi veya yerel sarsıntıyı sürekli olarak kaydetmekteydi. Bir istasyondan diğerine olan sarsıntı, bilim insanlarına sismik dalganın istasyonlar arasında ne kadar hızlı ilerlediği konusunda fikir verebiliyordu. Bu “sismik hız”, sismik dalganın içinden geçtiği Dünya’nın yapısıyla ilgilidir. Ekip de son 11 yılda Noto içindeki ve çevresindeki her istasyon arasındaki sismik hızı hesaplamak için bu istasyon ölçümlerini kullandı.
Araştırmacılar, Noto Yarımadası’nın altındaki sismik hızın resmini oluşturdular ve şaşırtıcı bir model gözlemlediler: 2020’de, deprem sürüsünün başladığı düşünülen dönemde, sismik hızdaki değişikliklerin mevsimlerle senkronize olduğu ortaya çıktı. Bu mevsimsel değişimin neden gözlemlendiğinin açıklanması gerekiyordu.
Kar basıncı
Ekip, mevsimden mevsime çevresel değişikliklerin, Dünya’nın temel yapısını deprem sürüsünü tetikleyecek şekilde etkileyip etkilemeyeceğini merak etti. Spesifik olarak, mevsimsel yağışların yer altı “gözenek sıvısı basıncını”, yani Dünya’nın çatlakları ve yarıklarındaki sıvıların ana kaya içinde uyguladığı basınç miktarını nasıl etkileyeceğine baktılar.
Yağmur ya da kar yağdığında ağırlık artıyor, bu, gözenek basıncını artırıyor ve bu durum da sismik dalgaların daha yavaş ilerlemesine olanak tanıyor. Tüm bu ağırlık, buharlaşma veya akış yoluyla ortadan kaldırıldığında, aniden boşluk basıncı azalır ve sismik dalgalar daha hızlı oluyor.
Wang ve Cui, yağıştaki mevsimsel değişikliklere yanıt olarak son 11 yıldaki temel boşluk basıncını simüle etmek için Noto Yarımadası’nın hidromekanik bir modelini geliştirdi. Günlük kar, yağış ve deniz seviyesindeki değişikliklerin ölçümleri de dahil olmak üzere aynı döneme ait meteorolojik verileri modele eklediler. Modellerinden, deprem sürüsü öncesinde ve sırasında Noto Yarımadası’nın altındaki aşırı boşluk suyu basıncındaki değişiklikleri takip edebildiler. Daha sonra gelişen gözenek basıncının zaman çizelgesini gelişen sismik hız resmiyle karşılaştırdılar.
Frank, “Sismik hız gözlemlerimiz ve aşırı boşluk suyu basıncı modelimiz vardı. Bunları üst üste getirdiğimizde son derece iyi oturduklarını gördük” diyor.
Özellikle, kar yağışı verilerini ve özellikle aşırı kar yağışı olaylarını dahil ettiklerinde, model ile gözlemler arasındaki uyumun, yalnızca yağış ve diğer olayları dikkate aldıkları duruma göre daha güçlü olduğunu buldular. Başka bir deyişle, Noto sakinlerinin yaşadığı deprem dalgası kısmen mevsimsel yağışlar ve özellikle yoğun kar yağışı olaylarıyla açıklanabiliyordu.
Frank, “Bu depremlerin zamanlamasının, yoğun kar yağışı gördüğümüz birçok depremle son derece uyumlu olduğunu görebiliyoruz. Bu, deprem aktivitesiyle iyi bir korelasyona sahip ve biz, ikisi arasında fiziksel bir bağlantı olduğunu düşünüyoruz” diyor.
Araştırmacılar yoğun kar yağışı ve benzeri aşırı yağışların başka yerlerdeki depremlerde rol oynayabileceğinden şüpheleniyor, ancak birincil tetikleyicinin her zaman yeraltından kaynaklanacağını vurguluyorlar.
Frank, “Depremlerin nasıl çalıştığını ilk kez anlamak istediğimizde levha tektoniğine bakarız, çünkü depremlerin meydana gelmesinin bir numaralı nedeni budur ve her zaman da öyle olacaktır. Fakat bir depremin ne zaman ve nasıl olacağını etkileyebilecek diğer şeyler nelerdir? İşte o zaman ikinci dereceden kontrol faktörlerine gitmeye başlarsınız ve iklim de açıkça bunlardan biridir” diye açıklıyor.