Fra slutningen af juli til oktober 2022 følte beboere på Manu’a -øerne i American Samoa, at jorden ryste flere gange om dagen og rejste bekymring for et forestående vulkanudbrud eller tsunami.
Et jordskælvskatalog for området dukkede op ikke noget, fordi øerne manglede et seismisk overvågningsnetværk, der kunne måle seismologer og hjælpe seismologer i deres søgning efter kilden til jordskælvets sverm.
Men beboerne i Taʻū, Ofu og Olosega -øerne havde brug for svar, så Clara Yoon fra den amerikanske geologiske undersøgelse og hendes kolleger fandt en anden måde at udfylde de seismiske emner på. De brugte maskinlæring og en anden teknik kaldet skabelon matchning på rystende data registreret fra en enkelt seismisk sensor placeret 250 kilometer væk fra den amerikanske Samoa Swarm.
I Den seismiske rekordYoon og kolleger deler, hvordan de spurgte svermen ved hjælp af disse enkeltstationsdata, kombineret med rystende rapporter fra beboere, indtil lokale permanente seismiske stationer blev installeret i American Samoa i august og september 2022.
Den ikke-eruptive vulkaniske jordskælvswarm begyndte i juli 2022 ca. 15 kilometer offshore af Taʻū Island. Samoa Volcanic Islands opstår, når den stillehavs tektoniske plade bevæger sig over et hotspot i det sydlige Stillehav.
Beboerrapporter om den hyppige ryster, der forekommer flere gange om dagen i et par sekunder ad gangen, var de eneste oplysninger om sværmen i starten.
“Da jordskælvene startede, havde American Samoa ingen instrumentel geofysisk overvågning, så endda grundlæggende oplysninger om kilden til rysten-med implikationer for nødbeslutning og offentlig sikkerhed-var ikke-eksisterende,” sagde Yoon.
For at afhjælpe dette vendte forskerne sig til en fjerntliggende seismisk station på Upolu, Samoa, en del af det globale seismografiske netværk, der har data, der kan downloades i næsten realtid gennem Jordenscope-datacenteret, bemærkede Yoon.
Det seismiske signal fra den amerikanske Samoa-jordskælvsværm var vanskeligt at opdage på den fjerne station, men Yoon og kolleger brugte en dyblærende model kaldet Eqtransformer sammen med en teknik kaldet Template Matching, til at vælge disse små jordskælv ud af en støjende seismisk baggrund.
“Eqtransformer fandt mange jordskælv med placeringer, der var i overensstemmelse med det østamerikanske Samoa, hvoraf den største matchede tider med filtrapporter,” forklarede Yoon. “Disse filtrapporter, der er bidraget af lokale beboere i American Samoa til National Weather Service, var vigtige datakilder om jordskælvene og gav os tillid til, at de eqtransformer-detekterede begivenheder faktisk var de samme jordskælv, som den lokale befolkning følte.”
Med dette nye jordskælvskatalog til begivenheden var forskerne i stand til at karakterisere begyndelsen og toppen af svermaktiviteten. Bærbare og billige Raspberry Shake -sensorer, der blev indsat i august 2022, hjalp hurtigt med at finde området med sværmen.
Sværmen sluttede i oktober 2022 uden udbrud, men var sandsynligvis relateret til vulkansk magma -bevægelse, konkluderede forskerne.
Yoon bemærkede, at en tilgang som deres enkeltstationsteknik kunne være nyttig andre steder rundt om i verden, hvor permanent seismisk overvågning er sparsom og seismisk fare er dårligt forstået, såsom offshore-regioner med tsunamipotentiale eller jordskælv inden for en tektonisk plade.
Hun tilføjede, at det største jordskælv i den amerikanske Samoa Swarm var størrelsesorden 4,5, hvilket gjorde det usandsynligt, at det ville være blevet opdaget af globale seismiske netværk.
“Hvis ingen havde boet i nærheden for at rapportere den hyppige ryster, kan denne amerikanske samoa -sverm være gået helt ubemærket,” sagde Yoon. “Mange ukendte seismiske kilder og fænomener venter på at blive opdaget, måske ved fremtidige store omfattende anvendelser af dybtindtastende tilgange i seismologi.”