三分之一的海沃德断层将在30年内破裂

三分之一的海沃德断层将在30年内破裂。

根据美国地质勘探局(USGS)的数据，未来30年，海沃德断层将有三分之一的几率发生6.7级或更高的地震。这样的地震将会对建筑、运输和公用事业造成广泛的破坏，同时也会对东湾的经济和社会造成破坏。

劳伦斯·利弗莫尔和劳伦斯·伯克利国家实验室的科学家们利用世界上最强大的超级计算机模拟了海沃德断层上发生的里氏7.0级地震，并展示了比以往任何时候都更现实的运动。这项研究发表在《地球物理研究快报》上。

过去的模拟解决了从低频率到0.5-1赫兹(每秒钟振动)的地面运动。新的模拟结果被分解为4-5赫兹(Hz)，这代表了解决频率增加了4到8倍。用这些频率的运动可以用来评估建筑对震动的反应。

这些模拟依赖于llnl开发的SW4地震模拟程序，以及当前三维(3D)地球(地质和地表地形)的最佳再现，以计算整个旧金山海湾地区的地震波地面震动。重要的是，研究结果平均与基于世界各地实际记录的地震运动的模型相一致。

“这项研究表明，强大的超级计算可以被用来计算在一个大的区域范围内的地震，它比我们以前所能生产的更真实。”

海沃德断层是海湾地区东侧的主要走向滑动断层。这一断层可以发生m7地震，并对人口密集的东湾造成重大的地面运动危害，包括奥克兰、伯克利、海沃德和弗里蒙特等城市。最后一次重大决裂发生在1868年，当时发生了6.8-7.0事件。当时没有对这次地震的仪器观测，但当时居住在东湾的几千人的历史报告表明，建筑物受到了重大破坏。

最近的研究报告了模拟地震的地面运动，这是许多可能性之一。

“我们不希望预测未来的m7海沃德断层地震的具体情况，但这项研究表明，完全确定性的三维模拟，频率高达4赫兹现在是可能的。”我们与来自实际记录的地面运动模型达成了良好的协议，我们可以研究震源、路径和场地对地面运动的影响。”Rodgers说。

随着SW4和计算能力的改进，这些模拟变得更加容易，团队将对一系列可能的断裂进行取样，并研究运动的变化。该团队还在改进SW4，这将使模拟达到8- 10hz，以实现更实际的动作。

对于东湾的居民来说，模拟显示的是在断层东侧(Orinda, Moraga)相对于西侧(伯克利，奥克兰)的更强的地面运动。这源于不同的地质材料——形成东湾丘陵的较弱的沉积岩。当前的三维地球模型的评估和改进是当前研究的主题，例如，在2011年1月4日，在北海沃德断层附近广泛存在的伯克利地震。

随着计算方法的改进，大型地震的地面运动模拟得到了越来越多的接受，计算资源变得更加强大，表示三维地球结构和地震源变得更加现实。

罗杰斯补充说:“要证明高性能计算模拟可以生成现实的结果,我们的团队将与工程师合作,评估计算运动,所以他们可以用来理解产生的风险分配基础设施和最终设计更安全的能源系统,buildlings和其他基础设施。”

其他Livermore的作者包括地震学家Arben Pitarka，数学家Anders Petersson和Bjorn Sjogreen，以及加州大学校长和LBNL的项目负责人和结构工程师David McCallen。

这项工作是能源部的Exascale计算项目(ECP)的一部分。ECP的重点是加速交付一个有能力的exascale计算生态系统，该生态系统提供的计算科学和数据分析应用能力是像Titan (ORNL)和Sequoia (LLNL)这样的DOE HPC系统的50倍，目标是在2021年之前启动美国的exascale生态系统。ECP是由能源部科学办公室和国家核安全管理局两个能源部的共同努力。

在LBNL的国家能源研究科学计算中心(NERSC)，在LLNL的石英超级计算机上进行了计算大挑战分配，并在Cori阶段2进行了Exascale计算项目分配。