Συνέβαλαν οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην ενεργοποίηση του σεισμού των 6.5 ρίχτερ της Μποτσουάνα στις 3 Απριλίου 2017?

Από RemoteSensing Wiki

Παρούσα αναθεώρηση της 18:50, 6 Ιανουαρίου 2018

Συνέβαλαν οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες στην ενεργοποίηση του σεισμού των 6.5 ρίχτερ της Μποτσουάνα στις 3 Απριλίου 2017?

Πρωτότυπος τίτλος: Did Anthropogenic Activities Trigger the 3 April 2017 Mw 6.5 Botswana Earthquake?

Συγγραφείς: Matteo Albano, Marco Polcari, Christian Bignami, Marco Moro, Michele Saroli, Salvatore Stramondo

Δημοσιεύθηκε: Remote Sensing, 2017, 7th of October

Εισαγωγή

Στις 3 Απριλίου 2017, σημειώθηκε σεισμός 6,5 ρίχτερ στην Κεντρική Περιφέρεια της Μποτσουάνα, που αποτελεί το δεύτερο ισχυρότερο σεισμό που σημειώθηκε από το 1949 στην περιοχ (Σχήμα 1α). Ο σεισμός έγινε αισθητός τόσο από τον πληθυσμό της πρωτεύουσας της Μποτσουάνα, την Γκαμπορόνε, όσο και από τον πληθυσμό των γειτονικών χωρών της Νότιας Αφρικής, τη Ζιμπάμπουε και τη Ζουαζιλάνδη, προκαλώντας 36 τραυματισμούς. Η στιγμιαία λύση τάσης του κύριου σεισμικού κύματος (www.globalcmt.org), τα προκαταρκτικά αποτελέσματα αναστροφής των τηλεσεισμικών κυμάτων (http://geoscope.ipgp.fr/index.php/en/catalog/earthquake-description?seis=us10008e3k) και τα δεδομένα InSAR υποδεικνύουν έναν κανονικό μηχανισμό σφάλματος που βρίσκεται σε βάθος μεγαλύτερο από 20 km. (Πίνακας S1). Η κύρια σεισμική δόνηση ακολουθήθηκε από μερικές μετασεισμικές δονήσεις στα βορειοανατολικά, σε σχέση με τον κύριο σεισμό, με μεγέθη μεταξύ 4 και 5 βαθμών της κλίμακας ρίχτερ.

Σχήμα 1:(α) Θέση του σεισμού 6.5 ρίχτερ της Μποτσουάνα (κίτρινο αστέρι) στις 3 Απριλίου 2017 σε σχέση με τα όρια των πλακών (κόκκινες γραμμές) και το σύστημα ρήξης της Ανατολής Αφρικής (EARS). (β) Λεπτομέρεια της περιοχής που περικλείεται από το διακεκομμένο μαύρο πλαίσιο στο (α), δείχνει τη θέση παρελθοντικών σεισμών (https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/map/) και τον χάρτη σεισμικής επικινδυνότητας της Μποτσουάνα. Οι σεισμοί τοποθετούνται χρονικά από το 1950 έως το 2016. Ο χάρτης σεισμικής επικινδυνότητας παρουσιάζει την κορυφή επιτάχυνσης του εδάφους (Peak Ground Acceleration-PGA) (m • s^2) με πιθανότητα υπέρβασης 10% σε 50 χρόνια. Οι σεισμοί στη Νότια Αφρική οφείλονται σε δραστηριότητες εξόρυξης (http://inducedearthquakes.org/). (γ) Τεκτονικός χάρτης Precambrian της Μποτσουάνα, ο οποίος περιγράφει την έκταση των Archean κροτώνων και των Proterozoic ορογενών ζωνών. Οι κόκκινες γραμμές αντιπροσωπεύουν το σύστημα βλάβης της ζώνης ρήγματος του Okavango Delta. (δ) Λεπτομέρεια της περιοχής που συνορεύει με το διακεκομμένο μαύρο πλαίσιο στο (b), που δείχνει τη θέση του Lesedi project (http://tlouenergy.com/lesedi-cbm-project) σε σχέση με τον σεισμό της 3ης Απριλίου 2017. Οι συντεταγμένες έχουν βρεθεί από το αρχικό έγγραφο wgs84.

Ο σεισμός έγινε σε απόσταση μεγαλύτερη των 1000 χλμ. από το πλησιέστερο άκρο τεκτονικής πλάκας (Σχήμα 1α), σε μια περιοχή που χαρακτηρίζεται από σχετικά χαμηλή σεισμικότητα και χαμηλό σεισμικό κίνδυνο (Σχήμα 1β). Οι μεγαλύτεροι σεισμοί στη νότια Αφρική επικεντρώνονται στις ανατολικές χώρες της Τανζανίας, του Μαλάουι και της Μοζαμβίκης, όπου η ήπειρος απομακρύνεται σιγά-σιγά σε έναν προσανατολισμό Ανατολής-Δύσης, λόγω της παρουσίας του συστήματος ρήξης Ανατολικής Αφρικής (EARS) ( Σχήμα 1α), με αποτέλεσμα φυσιολογικά δεδομένα σεισμών. Στη Μποτσουάνα, η σημερινή σεισμική δραστηριότητα εντοπίζεται κυρίως στο βορειοδυτικό τμήμα της χώρας, κοντά στην Περιοχή του Δέλτα του Οκαβάγκο (ODR στο Σχήμα 1β), όπου αναπτύσσεται ένας αρχικός βραχίονας της EARS. (Σχήμα 1β, γ). Σε αυτή την περιοχή παρατηρήθηκε σημαντική σεισμική πυκνότητα μεταξύ 1951 και 1953, με αποκορύφωμα τα γεγονότα των σεισμών 6.1 και 6.7 βαθμών της κλίμακας ρίχτερ στις 11 Σεπτεμβρίου 1952 και 11 Οκτωβρίου 1952 αντίστοιχα. Στα νότια, η επικεφαλής περιοχή του γεγονότος σεισμού 6.5 ρίχτερ δεν έχει βιώσει ισχυρούς σεισμούς στο παρελθόν. Αυτή η περιοχή ανήκει στο Kaapvaal Craton (Εικόνα 1c), που αποτελείται από κρότωνες Proterozoic και Archean που είναι ηλικίας 2,5-3,6 δισεκατομμυρίων ετών. Οι κρότωνες αναγνωρίζονται ως τεκτονικά σταθερές περιοχές όπου σεισμοί συμβαίνουν πολύ σπάνια. Δεδομένης της τεκτονικής εκτίμησης της περιοχής, ο σεισμός της 3ης Απριλίου 2017 μπορεί να αναγνωριστεί ως ενδοπολικός σεισμός. Αν και σπάνια, αυτά τα είδη σεισμών μπορεί να είναι καταστροφικά, δεδομένου ότι συμβαίνουν μακριά από τα όρια πλάκας, σε περιοχές που δεν είναι έτοιμες για την αντιμετώπιση τέτοιων φαινομένων. Ενδοπολικοί σεισμοί έχουν επίσης σημειωθεί στις ΗΠΑ στην πολιτεία Μισσούρι και Νότια Καρολίνα το 1811-1812 και το 1886. Το 2001, η περιοχή του Γκουτζαράτ της Ινδίας επλήγει από ισχυρό ενδοπολικό σεισμό 7.7 ρίχτερ, προκαλώντας περισσότερα από 20.000 θύματα. Το 2012, ο μεγαλύτερος γνωστός ενδοπολικός σεισμός (8.6 βαθμοί ρίχτερ) σημειώθηκε στον Ινδικό Ωκεανό, περίπου 100 χλμ. από τη θαλάσσια ζώνη της Σουμάτρα. Όσον αφορά τους πιο συνηθισμένους σεισμούς που συμβαίνουν στα όρια των πλακών, οι κατακόρυφοι σεισμοί είναι ελάχιστα κατανοητοί καθώς οι περισσότεροι από αυτούς δεν είναι εύκολα αποδιδόμενοι σε οποιαδήποτε αναγνωρίσιμη ή εμφανή ζώνη βλαβών. Οι αιτίες αυτών των σεισμών είναι αβέβαιες και συχνά συνδέονται με ανθρωπογενείς δραστηριότητες όπως η έγχυση υγρού ή η εξαγωγή και η υδραυλική ρηγμάτωση. Όσον αφορά τον σεισμό της Μποτσουάνα της 3ης Απριλίου 2017, υπάρχει η υποψία ότι ήταν τεχνητός σεισμός, που φέρεται ότι προκλήθηκε από υδραυλική δραστηριότητα fracking. Πράγματι, τις τελευταίες δεκαετίες, η συνεχής αύξηση της ενεργειακής ζήτησης στη νότια Αφρική ενίσχυσε την ανάπτυξη σχεδίων για την εκμετάλλευση φυσικών πόρων, όπως σχέδια για εξορύξεις υδρογονανθράκων. Οι δραστηριότητες αυτές έχουν αναγνωριστεί ότι προκαλούν σεισμούς, όπως στην περίπτωση της σεισμικής πυκνότητας που προκλήθηκε από την εξόρυξη στη Νότιο Αφρική (Σχήμα 1β). Στη Μποτσουάνα, οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες συνίστανται στην εκμετάλλευση του Coal-Bed Methane (CBM). Συγκεκριμένα, το project Lesedi (http://tlouenergy.com/lesedi-cbm-project) που διαχειρίζεται η Tolou Energy Limited (TEL) βρίσκεται πολύ κοντά στην περιοχή της 3ης Απριλίου 2017 (Σχήμα 1δ) ενώ έχει που δραστηριοποιείται στην Μποτσουάνα από το 2014. Γενικά, η παραγωγή CBM πραγματοποιείται μειώνοντας την πίεση των πόρων κάτω από την πίεση εκρόφησης του άνθρακα έτσι ώστε το μεθάνιο να απορροφηθεί από τις επιφάνειες, να διαχυθεί μέσω της μήτρας άνθρακα και να γίνει ελεύθερο αέριο. Τυπικά, οι ραφές άνθρακα είναι κορεσμένες με νερό. Έτσι, ο άνθρακας πρέπει να αφυδατωθεί για αποτελεσματική παραγωγή αερίου. Η αφυδάτωση μειώνει την υδροστατική πίεση και προάγει την εκρόφηση του αερίου από τον άνθρακα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, πραγματοποιείται υδραυλική θραύση για τη διευκόλυνση της αφυδάτωσης και αύξησης των ρυθμών παραγωγής αερίου σε οικονομικά αποδοτικά επίπεδα. Τόσο το αέριο όσο και το παραγόμενο νερό έρχονται στην επιφάνεια μέσω σωληνώσεων. Στη συνέχεια, το αέριο αποστέλλεται σε σταθμό συμπιεστή και σε αγωγούς φυσικού αερίου, ενώ το παραγόμενο νερό είτε επανεμφανίζεται σε απομονωμένους σχηματισμούς, είτε απελευθερώνεται σε ρεύματα, χρησιμοποιείται για άρδευση είτε αποστέλλεται σε λίμνες εξάτμισης. Οι προκαταρκτικές δραστηριότητες εξόρυξης CBM στην περιοχή του Lesedi ξεκίνησαν το 2009. Ένας μεγάλος αριθμός πηγαδιών εξερεύνησης πραγματοποιήθηκαν στην περιοχή για να περιορίσουν το CBM και για να αξιολογηθεί η εμπορικότητα του πεδίου αερίου (Σχήμα 1δ). Τα εκτελούμενα φρέατα διασταύρωσαν τις πληροφορίες για καλής ποιότητας άνθρακα σε βάθος από 300 έως 600 μ. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκε ένα πιλοτικό πρόγραμμα το 2013 προκειμένου να προσομοιωθεί μια παραγωγή πλήρους κλίμακας CBM. Οι εργασίες γεώτρησης ολοκληρώθηκαν με επιτυχία στα μέσα του 2014, ενώ οι εργασίες αφυδάτωσης και παραγωγής αερίου ξεκίνησαν στις αρχές του 2014 και συνεχίστηκαν μέχρι το 2017. Σε αυτή την εργασία, διερευνάται η πιθανή σχέση μεταξύ των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και της εμφάνισης του σεισμού. Συγκεκριμένα, εκμεταλλευόμαστε τα δεδομένα παρεμβολής με τη μέθοδο της παρεμβολής με ραντάρ συνθετικής διάταξης (InSAR) που παρέχεται από την αποστολή Sentinel-1 (S1) για να διερευνήσει όλους τους πιθανούς σεισμικούς μηχανισμούς πηγής που σχετίζονται με τον σεισμό του 2017. Στη συνέχεια, η ανακτώμενη γεωμετρία και ο μηχανισμός σφάλματος συγκρίνονται ποιοτικά με την πιθανή διαταραχή που προκαλείται από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες που πραγματοποιούνται στην περιοχή, προκειμένου να εκτιμηθεί η πιθανή αλληλεπίδραση μεταξύ ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και σεισμού.

Δεδομένα SAR

Η μέθοδος InSAR έχει γίνει μια ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική για την εξαγωγή της παραμόρφωσης της επιφάνειας της γης που προκύπτει από φυσικά και ανθρωπογενή γεγονότα. Τα δεδομένα SAR που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη συνίστανται σε ένα ζευγάρι εικόνων που έχουν αποκτηθεί κατά μήκος της αύξουσας τροχιάς από τον δορυφόρο Sentinel 1-B (S1B), τη δεύτερη πλατφόρμα αποστολής S1 στο πλαίσιο του προγράμματος ESA Copernicus (http: //www.copernicus .ΕΕ/). Αυτά αποκτήθηκαν κατά τη λειτουργία Interferometric Wide Swath (IW) στις 30 Μαρτίου 2017 και 11 Απριλίου 2017, δηλαδή τρεις ημέρες πριν και οκτώ ημέρες μετά τον σεισμό αντίστοιχα. Η γεωμετρία δορυφορικής προβολής, δηλ. η γωνία πρόσπτωσης και το αζιμούθιο είναι ίσες με 41° και -13° αντίστοιχα. Πολλαπλασιάσαμε τις εικόνες με συντελεστές 24 κατά 6 κατά μήκος της περιοχής και του αζιμουθίου, προκειμένου να αποκτήσουμε μια ανάρτηση pixel περίπου 90 μ. την ίδια ανάλυση του SRTM DEM που χρησιμοποιήθηκε για την αφαίρεση της συνεισφοράς φάσης της τοπογραφίας. Η κάθετη βασική γραμμή μεταξύ των αποκτήσεων SAR είναι 32 μέτρα, καθιστώντας έτσι αμελητέα τα σφάλματα που σχετίζονται με την τοπογραφία. Ωστόσο, η περιοχή που καλύπτεται από το ίχνος συμβολισμού (περίπου 25 km^2) (μπλε ορθογώνιο στο σχήμα 1b) παρουσιάζει μια σχεδόν επίπεδη τοπογραφία, με διακυμάνσεις ύψους μεταξύ 960 και 1140 μέτρων πάνω από τη στάθμη της θάλασσας. Υπολογίσαμε τις διαφορικές παρεμβολές χρησιμοποιώντας τα πακέτα λογισμικού GAMMA. Σύμφωνα με το σεισμικό επίκεντρο, επιλέξαμε υποστυλώματα S1 και ριπές που καλύπτουν την περιοχή ενδιαφέροντος (μπλε ορθογώνιο στο Σχήμα 1β). Ειδικότερα, χρησιμοποιήσαμε δύο υποστυλώματα S1B και οκτώ ριπές για κάθε εικόνα για την εκτίμηση του διαφορικής παρεμβολής. Το interferogram διηθήθηκε με το φίλτρο Goldstein για τη μείωση του θορύβου φάσης και στη συνέχεια ξετυλίχθηκε υιοθετώντας τον ελάχιστο αλγόριθμο ροής κόστους. Ο προκύπτων χάρτης παραμόρφωσης φαίνεται στο σχήμα 2α. Το interferogram ήταν τυλιγμένο και επανατυλιγμένο με μια κλίμακα χρώματος κυμαινόμενη από 0 έως π, επομένως, κάθε κύκλος χρώματος αντιπροσωπεύει παραμόρφωση γραμμής όρασης (LoS) περίπου 1,40 cm (δηλ. Λ / 4). Το ομόκεντρο μοτίβο περιθωρίου στο συμβολόμετρο δείχνει ότι το έδαφος απομακρύνθηκε από το δορυφόρο, δηλαδή στο ραντάρ LoS, σε μια περιοχή περίπου 45 με 25 χιλιόμετρα, που εκτείνεται βορειοδυτικά από το επίκεντρο του κύριου σεισμού. Η μέγιστη παρατηρούμενη μετατόπιση LoS είναι περίπου 5 cm (Σχήμα 2b). Το εύρος και η επέκταση των παρατηρούμενων μετακινήσεων εδάφους είναι συμβατές με την ύπαρξη μιας βαθιάς πηγής.

Σχήμα 2:(α) Περιτυλιγμένο, συμβολισμός που δείχνει την σεισμική μετατόπιση που προκλήθηκε από το σεισμό των 6,5 ρίχτερ του 2017 στην Μποτσουάνα. Το αποτύπωμα του συμβολισμού αντιστοιχεί στο μπλε ορθογώνιο στο Σχήμα 1β). Το interferogram επανατυλίχθηκε με χρωματική κλίμακα που κυμαίνεται από 0 έως π, κατόπιν τούτου κάθε κύκλος χρώματος αντιπροσωπεύει μια παραμόρφωση LoS περίπου 1,40 cm (δηλ. Λ / 4). (β) Λεπτομέρεια της περιοχής που περικλείεται από το διακεκομμένο μαύρο πλαίσιο στο (α), που δείχνει τον ανοιχτό συμβολισμό. Το κίτρινο αστέρι δείχνει το επίκεντρο του σεισμού (https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us10008e3k#executive). Οι συντεταγμένες έχουν βρεθεί από το αρχικό έγγραφο wgs84.

Ορισμένα ατμοσφαιρικά αντικείμενα εμφανίζονται στο συμβολισμό, τα οποία οφείλονται κυρίως σε τυρβώδη φαινόμενα. Ωστόσο, μια χονδρική εκτίμηση της τροποσφαιρικής καθυστέρησης του LoS (Σχήμα S1), που εκτιμάται μεταξύ των ημερών των δύο εξαγωγών SAR (http://ceg-research.ncl.ac.uk/v2/gacos/), δείχνει ότι η περιοχή που περιβάλλει το επίκεντρο του σεισμού παρουσιάζει αμελητέα τροπόσφαιρική καθυστέρηση, η οποία δεν επηρεάζει το παρατηρούμενο σχέδιο μετατόπισης.

Μοντελοποίηση δεδομένων

Καθώς μας ενδιαφέρει πρωτίστως η εύρεση του βάθους βλάβης, αναστρέψαμε το ανοιχτό παρεμβολόμετρο που εκτείνεται από τις 30 Μαρτίου 2017 μέχρι τις 11 Απριλίου 2017 χρησιμοποιώντας μια μη γραμμική διαδικασία αναστροφής για να περιοριστεί η γεωμετρία βλάβης με ομοιόμορφη ολίσθηση. Ο σχηματισμός Okada για πηγή ορθογώνιου επιπέδου σε ομοιόμορφο ελαστικό μισό διάστημα υιοθετείται για να μοντελοποιήσει τα παρατηρούμενα δεδομένα. Για να εκτελέσουμε την αντιστροφή, χρησιμοποιήσαμε το λογισμικό Geodetic Bayesian Inversion ανοιχτού κώδικα (GBIS ver. 1.0, Κέντρο Παρατήρησης και Μοντελοποίησης Σεισμών, Ηφαίστεων και Τεκτονικής (COMET), Leeds, Αγγλία, στη διεύθυνση: http: //comet.nerc .ac.uk / gbis /) για να συναγάγουμε τις παραμέτρους του μοντέλου μέσω του φθίνοντα παρεμβολισμού που λαμβάνεται από τα δορυφορικά δεδομένα S1B. Ο κώδικας αντιστροφής χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο Markov αλυσίδας Monte Carlo, ο οποίος ενσωματώνει τον αλγόριθμο Metropolis-Hastings για την εκτίμηση της πολυδιάστατης κατανομής πιθανοτήτων για όλες τις παραμέτρους του μοντέλου. Όσον αφορά τα δεδομένα InSAR, ο πίνακας μεταβλητότητας-συνδιακύμανσης κατασκευάζεται υποθέτοντας ότι τα σφάλματα στα δεδομένα μπορούν να προσομοιωθούν χρησιμοποιώντας μια εκθετική συνάρτηση με nugget, τοποθετημένο στο ισοτροπικό πειραματικό semi-variogram. Το πειραματικό semi-variogram και η εκθετική εφαρμογή υπολογίζονται σε ολόκληρο το σύνολο δεδομένων InSAR, αφαιρώντας μια γραμμική ράμπα από τα δεδομένα και καλύπτοντας την περιοχή που δείχνει την παραμόρφωση της επιφάνειας που σχετίζεται με τον σεισμό (Σχήμα S2). Οι παράμετροι της βέλτιστης συναρτησιακής εκθετικής λειτουργίας, δηλαδή εύρος, κατώφλι και nugget είναι 7,5 x 10-5 m^2, 23,190 m και 8,6 × 10-18 m, αντίστοιχα. Στη συνέχεια, το μη περιτυλιγμένο interferogram υποβιβάζεται δειγματοληπτικά χρησιμοποιώντας μια τετραπλάσια διαδικασία αναδειγματοληψίας για να επιταχυνθεί η διαδικασία υπολογισμού. Αυτή η τεχνική αναδειγματοληψίας επιτρέπει τη μείωση του αριθμού σημείων δεδομένων με την υψηλότερη πυκνότητα κοντά στην περιοχή που επηρεάζεται από τη μέγιστη μετατόπιση (Εικόνα 3).

Σχήμα 3:Στοιχεία συμβολομετρήματος (interferogram) κάτω από το δείγμα της περιοχής που περικλείεται από το διακεκομμένο μαύρο πλαίσιο στο Σχήμα 2α χρησιμοποιώντας τον τετραγωνικό αλγόριθμο αποσύνθεσης. Οι αρνητικές τιμές υποδεικνύουν την απομάκρυνση από τον δορυφόρο κατά μήκος του LoS, ενώ οι θετικές τιμές δείχνουν κίνηση προς τον δορυφόρο. Οι συντεταγμένες αναφέρονται σε μια τοπική προέλευση (Γεωγραφικό μήκος = 25,12 °, Γεωγραφικό πλάτος = -22,63 °).

Πίνακας 1:Διαστήματα παραμέτρων παραλείψεων και καλύτερες λύσεις που προκύπτουν από τη μη γραμμική αναστροφή.

Οι παράμετροι του μοντέλου είναι η θέση (θέση X, θέση Υ και βάθος στον πίνακα 1), το μέγεθος (μήκος και πλάτος στον πίνακα 1) και ο προσανατολισμός (Dip και Strike στον πίνακα 1) του επιπέδου βλάβης (βλ. σχήμα 3). Το σφάλμα ποσοτικοποιείται σύμφωνα με το ποσό της ολίσθησης που εκτιμάται κατά μήκος των κατευθύνσεων της εμβάπτισης (ολίσθηση απόσβεσης-strike και γλίστρημα βύθισης-dip στον πίνακα 1). Η λύση CMT του Harvard χρησιμοποιείται ως αρχική παράμετρος στη διαδικασία αναστροφής. Όλες οι παράμετροι σφάλματος επιτρέπεται να ποικίλλουν μεταξύ των διαστημάτων που αναφέρονται στον Πίνακα 1. Ειδικότερα, διερευνώνται τόσο οι φυσιολογικοί μηχανισμοί όσο και οι ωστικοί μηχανισμοί επιτρέποντας την εμβάπτιση και την ολίσθηση κατά μήκος των διευθύνσεων διατμήσεως να κυμαίνονται μεταξύ ± 90 ° και ± 5 m, αντίστοιχα.

Αποτελέσματα

Στο Σχήμα 4, παρουσιάζουμε τη σύγκριση μεταξύ παρατηρούμενων μετατοπίσεων, πρόβλεψης μοντέλου και υπολειμμάτων. Οι βέλτιστες παράμετροι του μοντέλου αναφέρονται στον Πίνακα 1 και οι πλήρεις εκ των υστέρων λειτουργίες πυκνότητας πιθανότητας και οι αντισταθμίσεις μεταξύ των παραμέτρων βλάβης παρουσιάζονται στο Σχήμα 5. Υποθέτοντας ένα συντελεστή ακαμψίας 30 GPa, η υπολογισμένη βέλτιστη λύση παρουσιάζει μια σεισμική ροπή ίση με 6,14 Χ 1018 Nm, που αντιστοιχεί σε μέγεθος στιγμής 6.46, σε συμφωνία με τη λύση CMT (www.globalcmt.org).

Σχήμα 4:Δεδομένα InSAR και μοντέλο ελαστικής εξάρθρωσης για τον σεισμό της 3ης Απριλίου 2017. Αριστερά πάνελ: στοίβα του παρεμβαλλόμενου και ανοιχτού συμβόλου S1B SAR που ακολουθεί το διάστημα μεταξύ 30 Μαρτίου και 11 Απριλίου. Κεντρικά πάνελ: περιτυλιγμένο και μη περιτυλιγμένο μοντέλο ελαστικής εξάρθρωσης με την καλύτερη προσαρμογή για ομοιόμορφη ολίσθηση σε ορθογώνιο επίπεδο που προκύπτει από την αναστροφή των δεδομένων InSAR. Η συμπαγής μαύρη γραμμή δείχνει το ίχνος επιφανείας του ομοιόμορφου διαλύματος ολίσθησης, ενώ το διακεκομμένο μαύρο ορθογώνιο δείχνει τη θέση του επιπέδου βλάβης στο βάθος. Το κίτρινο αστέρι εντοπίζει το επίκεντρο του σεισμού. Δεξιά πάνελ: περιτυλιγμένα και μη περιτυλιγμένα υπολείμματα μεταξύ των δεδομένων και του μοντέλου. Οι συντεταγμένες αναφέρονται σε τοπική προέλευση (Γεωγραφικό μήκος = 25.12 ° και Γεωγραφικό πλάτος = -22.63 °).

Σχήμα 5:Αβεβαιότητες παραμέτρων σφάλματος και αντισταθμίσεις για το ομοιόμορφο υπόδειγμα InSAR του σεισμού 3 Απριλίου 2017 των 6.5 ρίχτερ. Οι αβεβαιότητες και οι αντισταθμίσεις υπολογίζονται χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση Monte Carlo από την αντιστροφή των συνόλων δεδομένων 1 × 106 που διαταράσσονται με ρεαλιστικό θόρυβο. Τα ιστογράμματα δείχνουν την εκ των υστέρων κατανομή πιθανότητας των παραμέτρων βλάβης και τα scatterplots δείχνουν αντιστάθμιση μεταξύ παραμέτρων. Τα όρια a-priori παρατίθενται στον Πίνακα 1.

Οι ανακτηθείσες βέλτιστες παράμετροι ορίζουν μια βορειοδυτική ολίσθηση απόσβεσης (strike), βορειοανατολικό γλίστρημα βύθισης (dip) του κανονικού σφάλματος (κεντρικά πάνελ στο σχήμα 4), που αναπαράγει αξιοσημείωτα τις παρατηρήσεις του πεδίου. Πράγματι, τα υπολείμματα στις προσομοιωμένες μετατοπίσεις LoS είναι μικρότερα από 1 cm στην περιοχή που επηρεάζεται από τη μέγιστη μετατόπιση. Η ανακτώμενη θέση σφάλματος, η γεωμετρία και ο μηχανισμός συμφωνούν αρκετά με τη λύση CMT και με προηγούμενη πρότυπη μοντελοποίηση των δεδομένων InSAR (Πίνακας S1). Αντίθετα, η εκτιμώμενη προκύπτουσα ολίσθηση και στροφή (περίπου 2,7 m και -131 °) διαφέρουν ελαφρώς από την προηγούμενη αναστροφή των δεδομένων InSAR, αναγνωρίζοντας έτσι ένα κυρίαρχο συστατικό μετατόπισης δεξιάς και πλάγιας όψης. Η λειτουργία εκ των υστέρων κατανομής πιθανοτήτων των παραμέτρων βλάβης (Σχήμα 5 και Πίνακας 2) δείχνει μια διακριτή μεταβλητότητα των ανακτημένων παραμέτρων σφάλματος, ειδικά για το μήκος και το πλάτος του επιπέδου βλάβης και για την ποσότητα ολίσθησης κατά μήκος της κατεύθυνσης σφάλματος. Οι άλλες παράμετροι εκτιμώνται αρκετά καλά. Συγκεκριμένα, το βάθος πηγής είναι μεγαλύτερο από 20 χλμ., επιβεβαιώνοντας έτσι τη βαθιά πηγή του συμβάντος και η μεταβλητότητα της συνιστώμενης ολίσθησης περιλαμβάνεται μεταξύ των αρνητικών τιμών (Πίνακας 2) επιβεβαιώνοντας έτσι ένα φυσιολογικό μηχανισμό σφάλματος (Σχήμα S3).

Πίνακας 2:Βέλτιστες παράμετροι σφάλματος και εύρος μεταβλητότητας.

Συμπεράσματα

Εξετάσαμε ποιοτικά τη σχέση μεταξύ των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και της εμφάνιση του σεισμού των 6.5 βαθμών της κλίμακας ρίχτερ στην Μποτσουάνα στις 3 Απριλίου 2017. Το πεδίο εκτοπισμού του εδάφους που ανακτήθηκε από τα δεδομένα S1B SAR έδωσε πολύ σημαντικές πληροφορίες για την πρώτη εκτίμηση του σεισμικού σεναρίου και επέτρεψε την ταχεία αναγνώριση της σεισμικής πηγής. Χάρη στην ποιοτική εκτίμηση των υποθετικών διαταραχών που προκαλούνται από τις εκχυλίσεις CBM, μπορούμε να αποκλείσουμε οποιαδήποτε πιθανή αλληλεπίδραση μεταξύ των ανθρωπογενών δραστηριοτήτων και της εμφάνισης του σεισμού. Ωστόσο, τα διαθέσιμα δεδομένα δεν επέτρεψαν την ποσοτική εκτίμηση της ανθρωπογενούς διαταραχής σε βάθος. Απαιτούνται λεπτομερέστερες και περισσότερο ποσοτικοποιημένες έρευνες στο μέλλον, προκειμένου να εκτιμηθεί ο αντίκτυπος των διαταραχών που προκαλούνται από τις ανθρωπογενείς δραστηριότητες στη Μποτσουάνα.

Σύνδεσμος πρωτότυπου κειμένου: [1]