Clear Sky Science
הסברים מבוססי ראיות, עם מעט ז'רגון

Clear Sky Science · he

התפתחות מרחבית-זמנית של מאמצי הקרום לפני רעידות אדמה הרסניות באמצעות GNSS

· חזרה לאינדקס

לצפות בקרקע נושמת לפני רעידת אדמה

דמיינו שאפשר לראות את קרום הארץ מתכווץ ומתמתח לאט במשך השנים שלפני רעידת אדמה משמעותית, כמו שרופא עוקב אחר סימני החיים של מטופל. המחקר בוחן האם שינויים עדינים בצורת הקרקע — הנמדדים באמצעות מיקום לווייני — יכולים לחשוף דפוסי אזהרה אמינים לפני רעידות קטלניות כמו אירוע חצי האי נוטו ביפן בשנת 2024. על ידי המרת מדידות ארוכות־טווח בסגנון GPS למפות של האופן שבו הקרום נמתח ונלחץ, החוקרים בוחנים האם רעידות משאירות חתימות ברורות על הקרקע לפני שהן פוגעות.

כיצד תזוזות זעירות מגישות מתח נסתר

לווייני ניווט מודרניים מאפשרים לאנשי מדע למקם תחנות קרקע בדיוק של כמה מילימטרים. יפן הקימה אחת מרשתות הצפופות בעולם מסוג זה, GEONET, עם יותר מאלף תחנות GNSS פרוסות ברחבי המדינה. במקום לעקוב רק אחר התזוזה של כל תחנה בנפרד, המחקר בוחן כיצד קבוצות תחנות נעות יחסית זו לזו. על ידי חיבור תחנות שכנות לרשתות משולשות ויישום שיטה שאנשי הנדסה משתמשים בה לגשרים ובבניינים, הקבוצה הופכת שינויים יומיים במיקום ל"מתחים בקרום" — מדדים לכמה שטח פני הקרקע נמתח, נסוך או נשחת.

Figure 1
Figure 1.

מבט מקרוב על רעידת חצי האי נוטו

החוקרים התמקדו בשלוש רעידות אדמה מזיקות ביפן מעשור האחרון, עם תשומת לב מיוחדת לרעידת חצי האי נוטו בעוצמה 7.5 שפרצה ב־1 בינואר 2024. סביב האפיק הם בנו רשת משולשים שקישרה תחנות GEONET ועקבו אחרי התפתחות המתח יום־יום במשך כ־13 שנים שקדמו לאירוע. ההזזות הרגילות של הקרקע — עד כמה כל תחנה זזה מזרחה, מערבה, צפונה, דרומה או מעלה ומטה — נראו לרוב חלקות ולא יוצאות דופן. אפילו כאשר הפעילות הסייסמית המקומית גברה לאחר סוף 2020, עקומות ההזזה נתנו מעט רמז לכך שסדק גדול עומד לקרות.

לראות סימני אזהרה בהתרחבות ובדחיסה

המתח סיפר סיפור שונה לחלוטין. הצוות התמקד בסוג מסוים של מתח המוכר כדליטציה, שמתאר עד כמה שטח הפנים מתרחב או מתכווץ. החל מסביבות דצמבר 2020, אזורים משולשים סמוכים לאפיק העתידי בנוטו הראו שינוי איטי ומתמשך בדליטציה שנמשך כמה שנים. חלק מהאזורים התרחבו בעקביות, אחרים התכווצו בעקביות, ויצרו תבנית מרחבית מובחנת שהתחזקה בקרבת השבר העתידי. בהתאמת קווים ישרים לטרנדים רב־שנתיים אלה מצאו החוקרים שאזורי השינוי הגדול ביותר בדליטציה התאימו למדי לשטח הקריעה שיתרחש ובהערכה גסה השוו לדפוס העיוות הסופי שנמדד בזמן הזעזוע. הממצא מצביע על כך שמיקומו וגודלו הכולל של הרעידת העתידה היו מקודדים בשדה המתחים המתפתח.

Figure 2
Figure 2.

הבהובים לטווח הקצר לפני השבירה

מעבר לטרנד האיטי ברקע, המחברים בחנו עד כמה האות של הדליטציה הפך ל"רועש" עם הזמן. הם השוו את ערכו היומי לממוצע נע שבועי ועקבו אחרי גודל החריגות. במשך שנים תנודות אלה התנהגו באופן די קבוע ותלוי עונה, עם פעילות מעט ערה יותר בקיץ. אך בשנת 2023, השנה שקדמה לזעזוע הראשי בנוטו, החריגות גדלו באופן בלתי רגיל סביב שני אירועים מרכזיים: רעידת עוצמה 6.5 כזעזוע מוקדם במאי והזעזוע הראשי בעוצמה 7.5 ביום הראשון של השנה. בשבועות שלפני שתי הרעידות התפזרות ערכי הדליטציה עלתה מעבר לטווח הסטטיסטי ארוכת הטווח, במיוחד באלמנטים הקרובים ביותר לאפיק, מה שמעיד על "רעידה" קצרת־טווח של הקרום לקראת כשל.

רמזים מאסונות אחרונים אחרים

כדי לבדוק האם נוטו הייתה ייחודית, המחקר השווה את ההיסטוריה של המתחים בנוטו לזו של שני אירועים מזיקים נוספים: רעידות קוממוטו 2016 והיבורי המזרחי של הוקאידו 2018. כל אחד התרחש בסביבה טקטונית אחרת ובעומק שונה, אך בכולם נרשמה העלייה בדליטציה לאורך שנים סמוך לאזור הקריעה העתידי. משך וסגנון העלייה ההדרגתית נראו כמתקדמים עם גודל הרעידה, מה שמרמז שאירועים גדולים עשויים להיות קדמו על ידי פרקי זמן ארוכים יותר של עיוות איטי. ההבדלים בין אזורים שחוו רעידות גדולות לבין אזורים שלא — חיזקו את הרעיון שהתבניות האלה אינן סתם רעש רקע.

מה זה עשוי להשפיע על אזהרות עתידיות

ללא־מומחים, המסקנה המרכזית היא שהקרקע ביפן לא פשוט נשברה ללא אזהרה כשרעידת חצי האי נוטו פרצה. במקום זאת, נראה כי הקרום באזור זה עוות בהדרגה ובצורה מובחנת במשך כמה שנים, והתנודות היומיות שלו נעשו חסרות מנוח באופן חריג בשבועות שלפני הזעזועים הגדולים. אמנם זה אינו נוסחה לחיזוי מיידי ומדויק, אך זה מצביע על כך שניטור מדוקדק של מתחי הקרום — ובעיקר של הדליטציה — על פני אזורים נרחבים יכול לסייע לזהות היכן רעידות גדולות נעשות סבירות יותר, כמה גדולות הן עשויות להיות, ואולי מתי הקרום נכנס לחלון סיכון גבוה יותר. המחקר טוען כי עם רשתות GNSS צפופות וניתוח מתחים משופר, מדע הרעידות עשוי להתקרב לכלי אזהרה מוקדמת מעשיים המבוססים על האופן שבו פני כדור הארץ "נושמים" בשקט לפני השבירה.

ציטוט: Kamiyama, M., Mikami, A., Sawada, Y. et al. Spatiotemporal evolution of crustal strains preceding destructive earthquakes using GNSS. Sci Rep 16, 9708 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38681-7

מילות מפתח: מוקדמים לרעידות אדמה, ניטור GNSS, מתח בקרום, רעידת חצי האי נוטו, עיוותי החלקה איטית