Durante un terremoto, La crosta terrestre si muove, o scivola, lungo fratture nella roccia chiamate faglie. Questi movimenti possono essere rilevati e registrati da strumenti geofisici situati in vari punti della superficie terrestre. Le registrazioni degli strumenti geofisici hanno un orientamento diverso rispetto all'epicentro del terremoto e quindi registrano un aspetto diverso di uno slittamento di faglia. Un problema importante in sismologia è conciliare queste diverse misurazioni per determinare il vero orientamento dei numerosi slittamenti di faglia di un terremoto, così come le sollecitazioni su larga scala che le creano.

Il processo di determinazione della distribuzione degli slittamenti di faglia che crea un dato insieme di osservazioni geofisiche è chiamato inversione di slittamento. Nell'era dei computer, è stato tradizionalmente realizzato da una varietà di routine di adattamento ai minimi quadrati che tentano di abbinare possibili distribuzioni di scorrimento ai dati osservati. Però, questa tecnica deve affrontare una serie di sfide, compresa la garanzia di una soluzione fisicamente plausibile, gestire correttamente le complesse incertezze osservative, e determinare una distribuzione dello scorrimento che varia spazialmente.

Per affrontare questi problemi, le moderne tecniche di inversione dello scorrimento hanno iniziato a utilizzare un approccio probabilistico utilizzando i metodi Monte Carlo (MCMC) della catena di Markov. Un approccio MCMC tradizionale supera molti dei problemi incontrati da una tecnica di ottimizzazione come i minimi quadrati, ma può incontrare difficoltà quando si incontra la distribuzione fortemente non uniforme delle osservazioni sismiche. Per affrontare questo, Tomita et al. sviluppato una tecnica MCMC transdimensionale. In un approccio transdimensionale, il numero di parametri del modello non è predeterminato ma, piuttosto, emerge naturalmente dalla complessità dei dati di input.

Gli autori hanno creato il loro approccio dalla tecnica MCMC a salto reversibile (rj-MCMC), un quadro esistente per eseguire calcoli MCMC transdimensionali. Per valutare il loro approccio, hanno simulato gli effetti di un terremoto situato in una fossa sottomarina entro diverse centinaia di chilometri da vari siti di osservazione geodetica. Hanno considerato tre scenari:due con un mix di siti di osservazione onshore e offshore e uno con solo posizioni onshore.

Negli scenari misti, la tecnica rj-MCMC e l'approccio dei minimi quadrati hanno entrambi riprodotto ragionevolmente la distribuzione dello scorrimento. Però, solo il calcolo rj-MCMC potrebbe affrontare lo scenario più asimmetrico delle sole osservazioni onshore.

Finalmente, hanno applicato il metodo rj-MCMC ai dati osservativi del terremoto di Tōhoku-oki del 2011 al largo del Giappone nell'Oceano Pacifico. Il loro risultato è sostanzialmente simile al lavoro passato su questo evento, ma fornisce una migliore espressione degli slittamenti più sostanziali. Globale, il transdimensionale, L'approccio probabilistico sembra essere uno strumento promettente per futuri studi sui terremoti.

Questa storia è ripubblicata per gentile concessione di Eos, ospitato dall'American Geophysical Union. Leggi la storia originale qui.