Campi Flegrei’deki sismisite için deformasyon kaynaklı bir deprem etkileşim modeli

Bu huzursuz volkan neden önemli

Napoli’nin batısında yer alan geniş bir volkanik çukur olan Campi Flegrei, Avrupa’nın en yoğun nüfuslu bölgelerinden birinin altında bulunuyor. Yüzyılı aşkın süredir burada zemin yavaşça yükselip çökmekte; bazen bir metreden fazla oynamalar görüldü ve 2005’ten bu yana hem kabarma hem de küçük depremlerin sayısı hızlandı. İnsanlar doğal olarak soruyor: bu yaklaşan bir patlamanın uyarı işareti mi, yoksa uzun ömürlü bir volkanik sistemin gürültülü nefesi mi? Bu çalışma, yer deformasyonu ile deprem etkileşimlerini bağlayan fizik tabanlı bir model kurarak bu soruyu ele alıyor ve bölge için kısa dönem sismik tehlikeyi daha iyi değerlendirmeyi amaçlıyor.

Campi Flegrei’nin huzursuz zemini

Tarihî kayıtlar ve modern ölçümler, Campi Flegrei kalderasının en az 1905’ten beri tekrarlayan kabarma ve çökmeler döngüsünden geçtiğini gösteriyor. Önemli kabarma dönemleri 1950’lerin başında, 1970 civarında, 1980’lerin başında ve 2005’ten itibaren yeniden görülmüştür. Depremler genellikle bu kabarma evrelerinde kümelenme eğilimindedir, ancak basit ve orantılı bir şekilde değil: deprem sayısı kabarma hızından daha hızlı artar ve önemli sismik etkinlik çoğu zaman zemin seviyesi önceki zirveyi aştıktan sonra başlar. Bu davranış, bir malzemenin önceki maksimum gerilme aşılana dek sessiz kaldığı Kaya mekaniğinde bilinen Kaiser etkisine benzer. Ancak Campi Flegrei’deki gözlemler katı bir “aç/kapa” eşikten daha yavaşça gelişiyor; bu da daha nüanslı fiziksel süreçlerin devrede olduğunu düşündürüyor.

Kayarak geçen faylar geçmiş gerilmeyi nasıl hatırlar

Uzun vadeli deseni yakalamak için yazarlar, fayların hem anlık gerilme hem de yüklenme tarihçesine bağlı olarak nasıl kaydığını tanımlayan hız-ve-durum (rate-and-state) sürtünme çerçevesini kullanıyor. Basitleştirilmiş modellerinde, sığ faylar üzerindeki etkileyen gerilme, kalderanın içindeki bir GPS istasyonunda ölçülen dikey kabarmaya orantılı kabul ediliyor. Bu yaklaşım doğal olarak belleği içeriyor: model 1905’ten beri tüm kabarmayı izliyor, böylece önceki şişme dönemleri bugün fayların ne kadar kolay kaymaya başlayacağını etkiliyor. Uygun parametrelerle hız-ve-durum modeli, önceki zirveler aşıldığına kadar sismisitenin gecikmeli olarak başlaması dahil olmak üzere yüzyıl ölçeğindeki genel eğilimi yeniden üretiyor. Kaiser etkisinin ima ettiği zamanlamayı taklit ediyor; ancak gözlemlerle daha yakından uyumlu, daha düzgün ve hızlanan bir deprem oranı artışı oluşturuyor.

Depremler daha fazla depremi tetiklediğinde

Saatler ila günler ölçeğindeki daha kısa zamanlarda sismik kayıt çok farklı görünür. İzole ana şoklar ve düzenli artçı deprem dizileri yerine, Campi Flegrei sık sık yoğun deprem sürüleri üretir. İlk bakışta bu sürüler belirgin ana şoklardan yoksun görünse de yazarlar birçok sürünün gizli artçı deprem kaskadları içerdiğini gösteriyor. En büyük olayların çevresindeki etkinliği üst üste koyarak, deprem oranlarının bu şoklardan hemen sonra sıçradığını ve daha sonra artçılara özgü bir şekilde zamanla azaldığını buluyorlar. Tetiklenen olayların sayısı ana şok büyüklüğüyle hızla artıyor. Bu desen, kümelenme davranışının ana bileşeninin deprem–deprem etkileşimleri olduğunu ortaya koyuyor; kümeler sıvılar ve diğer volkanik süreçlerle modüle edilse bile.

Gerilme ve kümelenmenin hibrit görüşü

Tek başına deformasyon yoğun kısa vadeli kümelenmeyi açıklayamayacağı için çalışma iki modelleme yaklaşımını birleştiriyor. Hız-ve-durum modeli, kabarmayla sürüklenen zamanla değişen bir “arka plan” deprem hızını sağlar; bunun üzerine her olayın daha fazla olayı nasıl tetikleyebileceğini temsil etmek için istatistiksel bir salgın-tipi artçı model eklenir. Bu hibrit model yedi parametreye sahip olup 2005’ten bu yana kaydedilmiş binlerce küçük deprem kullanılarak kalibre edilmiştir. Basit alternatiflerin başaramadığı yerde başarılı olur: hem uzun vadeli sismisite artışını hem de patlamalı, sürü-benzeri kümeleri eşleştirir ve orta yirminci yüzyıla kadar geriye koşulduğunda geçmiş kabarma dönemlerinin zamanlamasını ve yoğunluğunu yeniden üretir. Önemli olarak, fayların önceki gerilmeyi ne kadar süre “hatırladığı” konusunda da gerçekçi tahminler verir.

Modelin risk hakkında bize söyleyebilecekleri

Uygulamalı değerini test etmek için ekip hibrit modeli sahte-prospektif bir şekilde kullandı: 2020’den başlayarak, her adımda sadece o anda mevcut olabilecek bilgilerle bir sonraki hafta veya ayın deprem sayısı ve en büyük büyüklüğünün ne olacağı soruldu. Her tahmin penceresi için binlerce simüle senaryo, daha sonraki gözlemleri büyük ölçüde kapsayan olasılık aralıkları üretti; bunların arasında 2025 ortasında gerçekleşen 4,6 büyüklüğündeki bir olay da vardı. Campi Flegrei çevresindeki sakinler ve yetkililer için bu, herhangi bir tek depremin veya patlamanın kesin bir tahmini anlamına gelmez. Bunun yerine, önümüzdeki haftalar ila aylar içinde sismik etkinliğin ne kadar yoğun ve ne kadar güçlü olma olasılığı olduğuna dair daha güvenilir, fizik tarafından bilgilendirilmiş bir tahmin sunar; bu da bu hassas volkanik bölgedeki kısa vadeli tehlike değerlendirmelerinin temelini iyileştirir.

Atıf: Hainzl, S., Dahm, T. & Tramelli, A. A deformation-driven earthquake interaction model for seismicity at Campi Flegrei. Commun Earth Environ 7, 244 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03296-3

Anahtar kelimeler: Campi Flegrei, volkanik depremler, yer kabarması, sismik tahmin, deprem sürüleri