Исследователи объединили физику трения и теорию афтершоков, чтобы понять, почему земля под итальянским мегаполисом стремительно поднимается.
Под густонаселенными районами Неаполя, где проживает около 900 тысяч человек, скрывается один из самых опасных и динамичных геологических объектов Европы — вулканический комплекс Флегрейские поля (Campi Flegrei). С 2005 года этот регион демонстрирует устойчивый подъем почвы, сопровождающийся учащающимися сериями землетрясений. Новое исследование, опубликованное в журнале Communications Earth and Environment, предлагает прорывную модель, способную объяснить и, что важнее, предсказать поведение этого невидимого гиганта.
Загадка «дышащей» земли
Флегрейские поля известны феноменом брадисейсма — периодическими поднятиями и опусканиями поверхности. С начала XXI века земля здесь поднялась более чем на метр. Исторически такие циклы предшествовали катастрофам: последнему извержению 1538 года у горы Монте-Нуово предшествовал вековой период подъема.
Сложность ситуации в том, что связь между деформацией коры и сейсмической активностью нелинейна. Группа ученых под руководством доктора Себастьяна Хайнцля из Немецкого исследовательского центра геонаук совместно с итальянскими коллегами проанализировала данные наблюдений за последние 120 лет, чтобы понять природу этой зависимости.
Физика против хаоса: гибридный подход
Ключевым выводом исследования стало то, что нынешнее ускорение сейсмичности нельзя объяснить только накоплением напряжения. Ученые применили комплексный подход, объединив две модели:
- RS-модель (Rate-and-State): описывает долгосрочные тренды, основываясь на трении и поведении горных пород при разрушении. Она показала, что подъем почвы вызван ростом давления в газонасыщенном резервуаре на глубине 3–4 км.
- ETAS-модель (Epidemic-Type Aftershock Sequence): объясняет кратковременные «рои» землетрясений. Исследователи доказали, что эти всплески активности во многом являются цепочками афтершоков, где одно событие провоцирует следующее, подобно тектонической цепной реакции.
Прогноз на неделю вперед
Главная ценность работы — практическая применимость. Тестирование модели на исторических данных показало, что она способна давать точные вероятностные прогнозы на короткие периоды — от нескольких недель до месяцев. Система позволяет рассчитать ожидаемую частоту толчков и их максимальную магнитуду.
«Нам впервые удалось доказать, что рои землетрясений на Флегрейских полях имеют характеристики типичных тектонических последовательностей афтершоков», — отмечает Себастьян Хайнцль.
Созданный гибридный инструмент значительно повышает точность оценки сейсмических рисков в регионе. В условиях, когда большой город буквально живет на крышке «кипящего котла», подобные расчеты становятся критически важными для планирования эвакуаций и обеспечения безопасности миллионов людей. Ученые надеются, что этот метод будет адаптирован и для других активных вулканических систем по всему миру.
