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Na manhã de 4 de julho de 2019, um terremoto de magnitude 6,4 atingiu o vale de Searles, no deserto de Mojave, na Califórnia, com impactos sentidos em todo o sul da Califórnia. Cerca de 34 horas depois, em 5 de julho, a cidade vizinha de Ridgecrest foi atingida por um terremoto de magnitude 7,1, uma sacudida sentida por milhões em todo o estado da Califórnia e nas comunidades vizinhas no Arizona, Nevada e até mesmo na Baja California, no México.
Conhecidos como os terremotos de Ridgecrest – os maiores terremotos que atingiram a Califórnia em mais de 20 anos – esses eventos sísmicos resultaram em extensos danos estruturais, falta de energia e ferimentos. O evento M6.4 em Searles Valley foi posteriormente considerado o prenúncio do evento M7.1 em Ridgecrest, que agora é considerado o choque principal. Ambos os terremotos foram seguidos por uma multidão de tremores secundários.
Os pesquisadores ficaram perplexos com a sequência da atividade sísmica. Por que demorou 34 horas para o foreshock desencadear o mainshock? Como esses terremotos “saltaram” de um segmento de um sistema de falha geológica para outro? Os terremotos podem “conversar” uns com os outros em um sentido dinâmico?
Para responder a essas questões, uma equipe de sismólogos da Scripps Institution of Oceanography da UC San Diego e Ludwig Maximilian University of Munich (LMU) liderou um novo estudo focado na relação entre os dois grandes terremotos, que ocorreram ao longo de um sistema de múltiplas falhas. A equipe usou um poderoso supercomputador que incorporou modelos baseados em dados e físicos para identificar a ligação entre os terremotos.
A sismóloga da Scripps Oceanography, Alice Gabriel, que trabalhou anteriormente no LMU, liderou o estudo junto com seu ex-aluno de doutorado no LMU, Taufiq Taufiqurrahman, e vários co-autores. Suas descobertas foram publicadas em 24 de maio na revista Natureza online, e aparecerá na edição impressa em 8 de junho.
“Usamos os maiores computadores disponíveis e talvez os algoritmos mais avançados para tentar entender essa sequência realmente intrigante de terremotos que aconteceu na Califórnia em 2019”, disse Gabriel, atualmente professor associado do Instituto de Geofísica e Física Planetária da Scripps. Oceanografia. “A computação de alto desempenho nos permitiu entender os fatores determinantes desses grandes eventos, o que pode ajudar a informar a avaliação e a preparação para riscos sísmicos”.
Compreender a dinâmica das rupturas de múltiplas falhas é importante, disse Gabriel, porque esses tipos de terremotos são tipicamente mais poderosos do que aqueles que ocorrem em uma única falha. Por exemplo, o duplo terremoto Turquia-Síria que ocorreu em 6 de fevereiro de 2023 resultou em perda significativa de vidas e danos generalizados. Este evento foi caracterizado por dois terremotos separados que ocorreram com apenas nove horas de intervalo, com ambos quebrando em múltiplas falhas.
Durante os terremotos de Ridgecrest em 2019, que se originaram na zona de cisalhamento do leste da Califórnia ao longo de um sistema de falhas transcorrentes, os dois lados de cada falha se moveram principalmente na direção horizontal, sem movimento vertical. A sequência de terremotos ocorreu em cascata através de falhas “antitéticas” entrelaçadas e anteriormente desconhecidas, falhas menores ou secundárias que se movem em ângulos altos (próximos a 90 graus) em relação à falha principal. Dentro da comunidade sismológica, permanece um debate em andamento sobre quais segmentos de falha deslizaram ativamente e quais condições promovem a ocorrência de terremotos em cascata.
O novo estudo apresenta o primeiro modelo de múltiplas falhas que unifica sismogramas, dados tectônicos, mapeamento de campo, dados de satélite e outros conjuntos de dados geodésicos baseados no espaço com a física do terremoto, enquanto os modelos anteriores sobre esse tipo de terremoto foram puramente orientados por dados.
“Através da lente da modelagem infundida por dados, aprimorada pelos recursos da supercomputação, desvendamos as complexidades dos terremotos conjugados de múltiplas falhas, lançando luz sobre a física que rege a dinâmica de ruptura em cascata”, disse Taufiqurrahman.
Usando o supercomputador SuperMUC-NG no Leibniz Supercomputing Center (LRZ) na Alemanha, os pesquisadores revelaram que os eventos Searles Valley e Ridgecrest estavam realmente conectados. Os terremotos interagiram através de um sistema de falha estaticamente forte, mas dinamicamente fraco, conduzido por geometrias de falha complexas e baixo atrito dinâmico.
A simulação de ruptura 3-D da equipe ilustra como as falhas consideradas fortes antes de um terremoto podem se tornar muito fracas assim que houver um movimento rápido do terremoto e explicar a dinâmica de como múltiplas falhas podem se romper juntas.
“Quando os sistemas de falha estão se rompendo, vemos interações inesperadas. Por exemplo, cascatas de terremotos, que podem pular de segmento para segmento, ou um terremoto fazendo com que o próximo siga um caminho incomum. O terremoto pode se tornar muito maior do que o que seria’ esperava”, disse Gabriel. “Isso é algo que é um desafio incorporar nas avaliações de risco sísmico.”
Segundo os autores, seus modelos têm o potencial de ter um “impacto transformador” no campo da sismologia, melhorando a avaliação de perigos sísmicos em sistemas ativos de múltiplas falhas que são frequentemente subestimados.
“Nossas descobertas sugerem que tipos semelhantes de modelos podem incorporar mais física na avaliação e preparação de riscos sísmicos”, disse Gabriel. “Com a ajuda de supercomputadores e da física, desvendamos o conjunto de dados mais detalhado de um complexo padrão de ruptura de terremoto”.
O estudo foi apoiado pelo Programa de Pesquisa e Inovação Horizon 2020 da União Europeia, Horizon Europe, National Science Foundation, German Research Foundation e Southern California Earthquake Center.
Além de Gabriel e Taufiqurrahman, o estudo foi co-autoria de Duo Li, Thomas Ulrich, Bo Li e Sara Carena da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, Alemanha; Alessandro Verdecchia com a McGill University em Montreal, Canadá, e Ruhr-University Bochum na Alemanha; e Frantisek Gallovic da Charles University em Praga, República Tcheca.
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