آیا باید با هر طوفان، منتظر زلزله باشیم؟

در حوزه علوم زمین و هواشناسی، یکی از دیرینه‌ترین باورهای بشری که ریشه در اساطیر و مشاهدات غیرسیستمی دارد، فرضیه ارتباط میان وضعیت آب‌وهوا و وقوع زمین‌لرزه است. این مفهوم که در ادبیات علمی تحت عنوان «آب‌وهوای زلزله» (Earthquake Weather) شناخته می‌شود، قرن‌هاست که ذهن عامه مردم و حتی برخی اندیشمندان پیشین را به خود مشغول کرده است.

کد خبر: ۱۳۷۴۱۷۷

تاریخ: ۰۱ خرداد ۱۴۰۵ - ۱۰:۱۹

با ظهور دانش مدرن لرزه‌شناسی (Seismology) و توسعه ابزارهای دقیق اندازه‌گیری تنش‌های پوسته، تفکیک میان همبستگی‌های تصادفی و روابط علّی به ضرورتی بنیادین برای مدیریت بحران و ارتقای سواد علمی جامعه تبدیل شده است.

به گزارش تابناک به نقل از خبرآنلاین، ریشه‌های اعتقاد به ارتباط باد و زلزله را می‌توان در فلسفه طبیعی یونان باستان جستجو کرد. ارسطو، فیلسوف برجسته قرن چهارم پیش از میلاد، در رساله هواشناسی خود، زمین‌لرزه‌ها را به بادهای محبوس شده در حفره‌ها و غارهای زیرزمینی نسبت می‌داد. بر اساس این نظریه، لرزه‌های خفیف ناشی از فشار هوا به سقف این غارها و لرزه‌های بزرگ نتیجه گسیختگی سطح زمین و خروج ناگهانی این توده‌های هوا بودند.

ارسطو استدلال می‌کرد که چون مقدار عظیمی از هوا در زیر زمین محبوس شده است، وضعیت جوی در سطح زمین پیش از وقوع زلزله باید به طور غیرعادی گرم، ساکن و بدون باد باشد. این پارادوکس تاریخی—که از سویی باد را عامل زلزله می‌دانست و از سوی دیگر نبودِ باد در سطح را نشانه تجمع آن در زیر زمین—بنیان بسیاری از شایعاتی شد که تا به امروز نیز در جوامع مختلف بازنشر می‌شوند.

در قرون وسطی، این اندیشه‌ها از طریق ترجمه‌های عربی به جهان اسلام راه یافت. ابن‌سینا و فخرالدین رازی در آثار خود به بررسی این جریانات زیرزمینی (پنوما) پرداختند. ابن‌سینا با نگاهی تحلیلی، معتقد بود که بخارات و بادهای درونی زمین در صورت عدم یافتن راه خروج، باعث لرزش پوسته می‌شوند. او حتی پدیده‌هایی مانند تیره شدن خورشید یا ظاهر شدن ابرهای خاص را به عنوان نشانه‌های پیش‌درآمدی زلزله در نظر می‌گرفت که نشان‌دهنده تاثیر عمیق نظریات ارسطویی بر تفکر علمی آن دوران است.

با این حال، تکامل دانش زمین‌ساخت صفحه‌ای (Plate Tectonics) در قرن بیستم، به طور کامل این پارادایم را تغییر داد. امروزه می‌دانیم که زمین‌لرزه‌ها نه ناشی از هوای محبوس، بلکه نتیجه رهاسازی ناگهانی انرژی انباشته شده در امتداد گسل‌ها به دلیل حرکت صفحات تکتونیکی هستند.

فیزیک پوسته و عمق کانون‌های لرزه‌ای

برای درک عدم ارتباط مستقیم باد با زلزله، باید به تفاوت مقیاس‌های فیزیکی این دو پدیده توجه کرد. اتمسفر زمین توده‌ای گازی و بسیار رقیق است که تغییرات آن در لایه‌های فوقانی و سطح سیاره رخ می‌دهد. در مقابل، زمین‌لرزه‌ها پدیده‌هایی هستند که در اعماق لیتوسفر (سنگ‌کره) به وقوع می‌پیوندند.

بیشتر زمین‌لرزه‌های مخرب که توسط انسان حس می‌شوند، در بخش کم‌عمق (Shallow) رخ می‌دهند که طبق تعریف سیزمولوژیک، بازه‌ای بین ۰ تا ۷۰ کیلومتر را شامل می‌شود. در مناطقی مانند کالیفرنیا یا فلات ایران، بسیاری از گسل‌های فعال در عمق ۱۰ تا ۲۰ کیلومتری دچار شکستگی می‌شوند.

فشار ناشی از وزش شدیدترین بادها در سطح زمین به سختی می‌تواند بر لایه‌های خاکی و سنگی در حد چند متر اثر بگذارد. به لحاظ فیزیکی، انتقال تنش از هوا به سنگ در عمق ۱۰ کیلومتری، در حالی که لایه‌های فوقانی تحت فشار عظیم سنگ‌های سربار (Lithostatic Pressure) قرار دارند، ناممکن است.

منطقه لرزه‌ایبازه عمق (کیلومتر)ویژگی‌های فیزیکی و اتمسفریکانون‌های بسیار کم‌عمق۰ - ۱۰تحت تاثیر فرسایش سطحی؛ تاثیر ناچیز بادکانون‌های کم‌عمق (مخرب)۱۰ - ۷۰محل اصلی گسل‌های فعال؛ ایزوله از تغییرات دمای جوکانون‌های میان‌ژرف۷۰ - ۳۰۰در نواحی فرورانش؛ کاملاً مستقل از فرآیندهای اتمسفریکانون‌های عمیق۳۰۰ - ۷۰۰در گوشته بالایی؛ بدون هیچ ارتباطی با سطح زمین

سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده تاکید می‌کند که توزیع آماری زمین‌لرزه‌ها در شرایط آب‌وهوایی مختلف (سرد، گرم، بارانی یا طوفانی) تقریباً برابر است و هیچ الگوی معناداری که نشان‌دهنده ترجیح زلزله برای یک وضعیت جوی خاص باشد، وجود ندارد.
باد به عنوان نویز لرزه‌ای و تداخل در داده‌برداری

یکی از دلایلی که ممکن است در ایستگاه‌های لرزه‌نگاری، همبستگی ظاهری میان باد و فعالیت‌های زمینی دیده شود، پدیده نویز لرزه‌ای ناشی از باد (Wind-induced Seismic Noise) است. بادهای شدید با برخورد به عوارض زمین، ساختمان‌ها و درختان، ارتعاشات ضعیفی ایجاد می‌کنند که به زمین منتقل شده و توسط لرزه‌سنج‌های بسیار حساس ثبت می‌شوند.

تحقیقات نشان داده است که باد باعث ایجاد نویز در پهنای باند وسیعی می‌شود که می‌تواند سیگنال‌های واقعی ناشی از زمین‌لرزه‌های کوچک را بپوشاند. این نویز به ویژه در فرکانس‌های بالا و روی مولفه‌های افقی دستگاه‌های لرزه‌نگار مشهود است. مطالعه‌ای که بر روی سنسورهای پهن‌باند انجام شده، نشان می‌دهد که افزایش سرعت باد به طور مستقیم باعث افزایش سطح نویز در دوره‌های زمانی بیش از ۵ ثانیه می‌شود. بنابراین، باد نه تنها باعث زلزله نمی‌شود، بلکه به عنوان یک عامل مخل، مانع از ثبت دقیق و پیش‌بینی‌های احتمالی لرزه‌های بسیار خفیف توسط دانشمندان می‌گردد.
فشار اتمسفر و زلزله‌های کند

اگرچه وزش باد به تنهایی عامل زلزله نیست، اما تغییرات کلان در فشار اتمسفر که معمولاً با طوفان‌های عظیم (مانند تایفون‌ها و هوریکان‌ها) همراه است، موضوع تحقیقات پیشرفته‌ای در دهه‌های اخیر بوده است. علم مدرن در اینجا مرز باریکی میان "عدم ارتباط" و "تحریک احتمالی" ترسیم می‌کند.

یکی از معتبرترین مطالعات در این زمینه که در نشریه Nature منتشر شده، به بررسی تاثیر تایفون‌ها بر لرزه‌خیزی شرق تایوان پرداخته است. محققان دریافتند که در طول تایفون‌های شدید، فشار جوی بر روی زمین به شدت کاهش می‌یابد. در گسل‌های مورب که تحت استرس بالایی هستند، این کاهش فشار سطحی می‌تواند مانند برداشتن یک وزنه عمل کرده و باعث شود گسل از حالت فشردگی خارج شود (Unclamp). این پدیده منجر به وقوع زلزله‌های کند (Slow Earthquakes) می‌شود که انرژی خود را به جای چند ثانیه، در طول چندین ساعت یا روز آزاد می‌کنند.

نکته حائز اهمیت این است که این زلزله‌های کند معمولاً مخرب نیستند. در واقع، برخی دانشمندان گمان می‌کنند که این طوفان‌ها با تحریک لغزش‌های آرام، باعث تخلیه تدریجی تنش گسل‌ها شده و ممکن است از وقوع زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگ و ویرانگر جلوگیری کنند. با این حال، سازمان USGS خاطرنشان می‌کند که این موارد بسیار نادر بوده و از نظر آماری در مقیاس جهانی، برای زمین‌لرزه‌های مخرب و ناگهانی معنادار نیستند.
برهم‌کنش‌های اتمسفر و هیدروسفر: نقش بارندگی و برف

در بررسی ارتباط باد با زلزله، اغلب طوفان‌های همراه با بارندگی شدید مورد توجه قرار می‌گیرند. در اینجا، عامل محرک نه خودِ باد، بلکه وزن آب و نفوذ سیالات به اعماق زمین است. دانشمندان می‌دانند که زلزله‌ها می‌توانند توسط تغییر در مقدار استرس روی یک گسل تحریک یا مهار شوند. بزرگ‌ترین متغیر اقلیمی که می‌تواند بار استرس گسل را تغییر دهد، آب‌های سطحی به شکل باران و برف است. نفوذ آب به شکاف‌های زیرزمینی باعث افزایش فشار منفذی (Pore Pressure) می‌شود. این افزایش فشار، سنگ‌ها را از هم دور کرده و اصطکاک گسل را کاهش می‌دهد که نتیجه آن تسهیل لغزش و وقوع زمین‌لرزه است.

مطالعات در رشته‌کوه هیمالیا نشان داده است که در فصل مونوسون، وزن عظیم آب باران در دشت‌های مجاور باعث فشرده شدن پوسته و در واقع کاهش موقت فعالیت‌های لرزه‌ای می‌شود. اما با پایان فصل بارندگی و تخلیه این وزن، پوسته به حالت قبل بازگشته و تعداد میکرولرزه‌ها افزایش می‌یابد. این نشان می‌دهد که اتمسفر از طریق چرخه آب، تاثیرات پیچیده‌تری نسبت به وزش ساده باد بر لرزه‌خیزی دارد، اما این تاثیرات عمدتاً محدود به زمین‌لرزه‌های بسیار کوچک (میکروسیزمیسیتی) است که توسط انسان حس نمی‌شوند.
مقایسه توان تخریبی اتمسفر و لیتوسفر

برای درک بهتر تفاوت مقیاس، می‌توان میزان انرژی آزاد شده در یک طوفان شدید را با یک زمین‌لرزه بزرگ مقایسه کرد. اگرچه هر دو پدیده بسیار قدرتمند هستند، اما نحوه توزیع و منشأ انرژی آن‌ها متفاوت است.

یک طوفان حاره‌ای معمولی در طول چرخه زندگی خود می‌تواند انرژی معادل ۱۰,۰۰۰ بمب اتمی آزاد کند. با این حال، این انرژی در سطح بسیار وسیعی (صدها کیلومتر مربع) و در طول چندین روز پخش می‌شود. در مقابل، یک زمین‌لرزه ۷ ریشتری انرژی مشابهی را در عرض چند ثانیه و در یک نقطه متمرکز آزاد می‌کند.

در مهندسی سازه، ساختمان‌ها باید هم در برابر بار باد و هم بار زلزله مقاوم باشند، اما رفتار سازه در برابر این دو کاملاً متفاوت است. بار باد به سطح خارجی ساختمان فشار وارد می‌کند، در حالی که بار زلزله ناشی از شتاب پایه و جرم خودِ ساختمان است. این تفاوت ماهوی در طراحی مهندسی، خود گواهی بر این است که این دو نیرو از دو منشأ فیزیکی کاملاً مجزا سرچشمه می‌گیرند.
چرا شایعات زنده می‌مانند؟

بسیاری از دانشمندان معتقدند که بقای افسانه ارتباط باد و زلزله بیش از آنکه ریشه در زمین‌شناسی داشته باشد، در روان‌شناسی انسان نهفته است. دبلیو. جی. هامفریز در تحقیقات خود به این نتیجه رسید که شرایط جوی خاص (مانند گرمای شدید و نبود باد پیش از طوفان) باعث ایجاد نوعی حالت تحریک‌پذیری و حساسیت در سیستم عصبی انسان می‌شود.

در این حالت، افراد نسبت به کوچک‌ترین لرزش‌ها یا صداهای محیطی حساس‌تر شده و در صورت وقوع یک لرزه اتفاقی، آن را به شدت به حافظه می‌سپارند و با وضعیت جوی پیوند می‌دهند. این پدیده که در روان‌شناسی به آن سوگیری تایید (Confirmation Bias) گفته می‌شود، باعث می‌شود انسان‌ها هزاران مورد را که در آن باد شدید آمده و زلزله نشده فراموش کنند، اما آن یک موردی را که همزمانی تصادفی رخ داده، به عنوان یک قانون علمی بپذیرند.

همچنین، در زمان‌های بروز بلایای طبیعی، سطح اضطراب جامعه بالا می‌رود و پذیرش اخبار منفی و شایعات هیجان‌انگیز به شدت افزایش می‌یابد. در چنین فضایی، پیوند دادن یک پدیده دیداری (طوفان سیاه یا باد شدید) به یک پدیده نادیدنی و ترسناک (زلزله زیرزمینی)، به ذهن انسان کمک می‌کند تا برای پدیده‌های غیرقابل پیش‌بینی، الگوهای کاذب بسازد و احساس کنترل کاذب بر محیط پیدا کند.

بنابراین؛ هیچ الگوی جهانی یا منطقه‌ای ثابتی وجود ندارد که نشان دهد زمین‌لرزه‌های بزرگ و مخرب با وزش باد، طوفان یا نوع خاصی از آب‌وهوا همبستگی داشته باشند. کانون زمین‌لرزه‌ها در اعماقی رخ می‌دهد که اتمسفر زمین توان تاثیرگذاری بر استرس‌های تکتونیکی آن را ندارد. تنها در موارد خاص، کاهش شدید فشار اتمسفر در طوفان‌های بزرگ می‌تواند باعث تحریک زلزله‌های کند یا میکرولرزه‌ها در گسل‌های آماده شکست شود که این موارد فاقد قدرت تخریبی هستند. حتی وزش باد شدید در واقع مانعی برای پایش دقیق زمین است و با ایجاد نویز محیطی، کار لرزه‌نگاران را دشوارتر می‌کند.

در نهایت، بهترین راه مقابله با این دست شایعات، ارتقای آمادگی فیزیکی (مقاوم‌سازی سازه‌ها) و آگاهی از رفتارهای صحیح در زمان وقوع زلزله است. پیش‌بینی زلزله از روی جهت یا سرعت باد، در حال حاضر در قلمرو شبه‌علم قرار دارد و هیچ منبع موثق علمی در جهان چنین رابطه‌ای را برای پیش‌اخطار زلزله تایید نکرده است. در نهایت جامعه علمی باید با تکیه بر داده‌های شبکه‌های لرزه‌نگاری ملی و بین‌المللی، به پایش مستمر گسل‌ها بپردازد و اطلاعات دقیق را از مبادی رسمی به اطلاع عموم برساند.