العلاقة بين درجة الحرارة والزلازل .. التنبؤات الدقيقة ضرورية لإجلاء السكان في الوقت المناسب

الحرارة الشمسية وحدها ليست المحرك الرئيسي للأنظمة الزلزالية لكنها قد ترجح كفة الميزان

إن الزلازل قد تتسبب في خسائر واسعة النطاق في الأرواح والممتلكات، لذا فإن التنبؤات الموثوقة تظل أولوية عالمية.

وقد تؤثر العوامل المرتبطة بالحرارة على النشاط الزلزالي، مما يجعل التنبؤات الدقيقة ضرورية لإجلاء السكان في الوقت المناسب. ومع ذلك، تظل العديد من جوانب سلوك الزلازل محيرة.

عادةً ما تكون التحولات في الصفائح التكتونية وتراكم طاقة الضغط هي المحرك لهذه الأحداث. ومع ذلك، يعتقد بعض الباحثين أن الحرارة الشمسية قد تلعب أيضًا دورًا في الصورة الزلزالية الأكبر .

هل يمكن للحرارة الشمسية أن تؤثر على الزلازل؟

وقد اكتسبت هذه الأفكار اهتماما كبيرا بفضل العمل الجديد الذي أجراه ماتيوس هنريك جونكويرا سالدانها من جامعة تسوكوبا والمعهد الوطني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا ( AIST ) في اليابان.

في مشروع حديث، نظر سالدانا وزملاؤه في كيفية تأثير التقلبات في النشاط الشمسي على درجة حرارة سطح الأرض بطرق تؤثر على الظروف القشرية.

نُشرت الدراسة في مجلة Chaos .

يُعتقد أن التقلبات في درجات الحرارة تؤثر على هشاشة الصخور، وخاصة في الطبقات العليا، وقد لا تؤدي التغيرات في الهشاشة بمفردها إلى إحداث زلازل كبيرة، ولكن التقلبات في درجات الحرارة قد تضيف ضغوطًا طفيفة في المواقع التي تعاني بالفعل من ضغوط.

ويشتبه العلماء في أن تسرب المياه قد يؤدي إلى تغيير الضغوط المحلية أيضًا، فقد تؤدي الأمطار وذوبان الجليد وعوامل موسمية أخرى إلى رفع أو خفض التوتر حول خطوط الصدع، مما يساهم في كيفية تشكل الشقوق أو توسعها بالقرب من السطح.

تغيرات الحرارة قد تؤدي إلى الزلازل

يمكن لدرجة حرارة الغلاف الجوي أن تغير دوران المياه الجوفية، ويمكن لهذه الحركة أن تزيد أو تقلل من الضغط على الصدوع، وهو أمر قد يكون مهمًا عندما تكون الزلازل قريبة من القشرة العليا.

وقد استكشفت بعض الدراسات العلاقة بين الشمس والقمر والعمليات الداخلية للأرض. وكثيراً ما تستحوذ قوى المد والجزر والتقلبات الكهرومغناطيسية على الاهتمام، ولكن التسخين الشمسي يمثل زاوية مختلفة تجعل التغيرات الموسمية والإقليمية في درجات الحرارة موضع اهتمام.

ويشير الخبراء إلى أن أي تأثير لدرجات الحرارة قد يكون طفيفاً مقارنة بالتحولات التكتونية الكبرى. ومع ذلك، يمكن أن تتراكم مساهمات صغيرة على مدى فترات زمنية جيولوجية، وتحدث العديد من الزلازل دون وجود “دليل قاطع”، لذا فإن كل عامل يستحق الفحص.

نظرة أقرب على الإشارات الدقيقة

قد يكون من الصعب اكتشاف الارتباطات الخفية بين الحرارة والزلازل، وكثيراً ما تمر الزلازل الصغيرة دون أن يلاحظها أحد، ولكنها تقدم بيانات مفيدة حول كيفية استجابة قشرة الأرض للتغيرات البيئية.

لقد تسبب حدث بقوة 9.0 درجات، مثل زلزال توهوكو عام 2011 ، في آثار كارثية وأظهر حدود أساليب التنبؤ الحالية. وحتى لو لم توفر التدفئة الشمسية سوى تحسن طفيف في نماذج التنبؤ، فإن هذا قد يحدث فرقًا في المناطق المعرضة للخطر.

يتضمن اكتشاف هذه التأثيرات الصغيرة جمع البيانات من مناطق مختلفة ومقارنتها بالسجلات الشمسية. يبحث العلماء عن أنماط متسقة على مر الزمن، ويتحققون مما إذا كانت الاختلافات في الحرارة وتقلبات درجات الحرارة تتوافق مع التغيرات في وتيرة الزلازل.

تحسين التنبؤ بالزلازل

غالبًا ما تبدأ تحسينات التنبؤ بنظرة فاحصة على ميكانيكا الصدع وتراكم الضغط، فضلاً عن سجلات الزلازل التاريخية. تتمتع بعض المناطق بسجلات زلزالية أكثر تفصيلاً من غيرها، مما يساعد في تحسين النماذج الرياضية.

إضافة مدخلات درجة الحرارة المستندة إلى الطاقة الشمسية قد تزيد من دقة هذه النماذج. فالارتفاعات الطفيفة في الحرارة قد تشير إلى تحولات في استقرار الصخور، وخاصة في حالة الزلازل الضحلة التي تعتمد بشكل أكبر على الظروف المرتبطة بالحرارة في الطبقات العليا من الأرض.

التنبؤات الأكثر دقة لا تعني تحديد اليوم المحدد لوقوع الزلزال، بل قد تعمل بدلاً من ذلك على الحد من حالة عدم اليقين خلال الأسابيع أو الأشهر القليلة المقبلة، مما يمنح السلطات المحلية أداة أخرى يمكن الاعتماد عليها عند تنظيم خطط الاستعداد.

الحرارة الشمسية والنشاط الزلزالي

وقال سالدانها “إن الحرارة الشمسية تدفع إلى تغيرات في درجات الحرارة الجوية، وهو ما قد يؤثر بدوره على أشياء مثل خصائص الصخور وحركة المياه الجوفية”، والحرارة الشمسية وحدها ليست المحرك الرئيسي للأنظمة الزلزالية، ولكنها قد ترجح كفة الميزان.

يمكن أن تؤدي هذه التقلبات إلى تغيير طريقة تكسر الصخور، وخاصة إذا كانت الصدوع قريبة بالفعل من الانزلاق. وحتى التغيرات الطفيفة في الضغط قد تحدد ما إذا كانت الطاقة المخزنة ستنطلق على مدار أيام أو سنوات.

وقال سالدانها “إنه اتجاه مثير ونأمل أن تلقي دراستنا بعض الضوء على الصورة الأكبر لما يسبب الزلازل”، إن دمج البيانات الشمسية قد يكشف عن أنماط تتسرب من خلال الشقوق في التحليلات القائمة على الصفائح فقط.

نظرة أوسع للمخاطر الزلزالية

إن النهج المتعدد التخصصات للتنبؤ بالزلازل يأخذ بعين الاعتبار الماء ودرجة الحرارة وتراكم الضغوط، إن الجمع بين هذه العناصر يمكن أن يسلط الضوء على إشارات جديدة قد تتجاهلها النماذج التكتونية القياسية، مما قد يربط بين التغيرات الحرارية ونشاط الزلازل .

التعاون الأكبر مع علماء المناخ وعلماء المياه من شأنه أن يعزز من قدرة التنبؤ بالزلازل. وقد تتعرض المناطق المعرضة لتغيرات في هطول الأمطار أو ذوبان الجليد لضغوط إضافية على الصدوع، وهو ما يرتبط بالعمليات التي تحركها درجات الحرارة والتي يدرسها فريق سالدانها.

ويظل بعض الخبراء حذرين، مؤكدين أن الحركة التكتونية ستظل دائما السبب الرئيسي وراء الزلازل، ومع ذلك، فهم يعترفون أيضا بأنه لا يوجد عامل واحد يفسر كل زلزال، وبالتالي فإن استكشاف تأثيرات درجات الحرارة قد يضيف المزيد من الوضوح.

قد تستفيد المجتمعات القريبة من الصدوع النشطة من أي خطوة إلى الأمام في دقة التنبؤات. حتى الجدول الزمني التقريبي للنشاط المحتمل يمكن أن يفيد القرارات المحلية بشأن البنية الأساسية والاستعداد للطوارئ.

قد توفر الإشارات الشمسية مزيدًا من التبصر في المناطق الزلزالية الضحلة ، حيث يمكن للتغيرات في سلامة الصخور أن تؤدي إلى تسريع أو إبطاء دورات الزلزال.