چطور ممکن است در برآورد خطر زلزله تهران اشتباه کنیم؟

مهدی زارع پژوهشگر زلزله در اعتماد نوشت: گسل‌ها و ساختار‌های فعال زمین‌شناختی (هولوسن با قدمت حدود ۱۲ هزار سال) به عنوان پهنه‌های چشمه‌های لرزه‌زا شناخته می‌شوند که می‌توانند زلزله‌ای با بیشینه بزرگی ایجاد کنند. تعیین گسل‌های بالقوه لرزه‌زا و پهنه‌های چشمه‌ها و تعیین پارامتر‌های لرزه‌خیزی آن‌ها بنیان‌های تهیه مدل لرزه زمین‌ساختی برای تحلیل و پهنه‌بندی خطر زلزله است.

معمولاً تیمی متشکل از زمین‌شناسان، زلزله شناسان، زلزله‌شناسان مهندسی و مهندسان زلزله درگیر هستند تا به‌طور جمعی به‌روزرسانی مدل خطر لرزه‌ای احتمالی را در مقیاس مورد نظر تولید کنند. تجربه برخی زمین‌لرزه‌های مخرب مانند زلزله‌های ۲۰۲۳ قهرمان مرش ترکیه (Mw۷.۸, ۷.۵)، ۲۰۱۷ ازگله سرپل ذهاب ایران (Mw۷.۳)، ۲۰۱۱ توهوکو (Mw=۹.۱)، ۲۰۰۸ ونچوان (w=۷۹) ۲۰۱۰ هاییتی (Mw=۷.۰) و همچنین زلزله‌های ۲۰۰۲ بم (Mw=۶.۵)، ۱۹۷۸ طبس (Mw=۷.۴) و ۱۹۹۰ منجیل (Mw=۷.۴) ایران که همگی در مناطق پیش‌بینی شده توسط زلزله رخ داده‌اند ولی همزمان نشان‌دهنده شکست این نقشه‌ها در پیش‌بینی سطح و میزان جنبش زمین‌لرزه‌ای در زمان زلزله‌های مهم یاد شده است. مطالعات پهنه‌بندی خطر زلزله در ایران از اواسط دهه ۱۹۷۰ در ایران و ترکیه انجام شده است.

مطالعات خطر لرزه‌ای به کاتالوگ زلزله با کیفیت، دانش خوب از شرایط زمین‌ساختی و مدل‌های کاهندگی متناسب با شرایط همان منطقه بستگی دارد. محاسبات ورودی بهتر برای تجزیه و تحلیل خطر منجر به پارامتر‌های قابل اعتمادتر و ارزیابی دقیق‌تر خطر لرزه‌ای می‌شود.

اولین نسل از نقشه‌های پهنه‌بندی خطر لرزه‌ای در ایران و ترکیه بر اساس رویکرد‌های قطعی برای محاسبه حداکثر شدت تهیه شد. نقشه پهنه‌بندی خطر لرزه‌ای ایران برای «زمین‌لرزه طراحی» (۴۷۵ سال دوره بازگشت)، در سال ۱۹۹۹ به عنوان ضمیمه آیین‌نامه لرزه‌نگاری ایران برای ساختمان‌ها (استاندارد شماره ۲۸۰۰) منتشر شد. معادلات کاهندگی بیشینه جنبش و طیفی برای تهیه نقشه‌های پهنه‌بندی طیفی استفاده می‌شود.

ترکیه از دهه ۱۹۴۰ یک آیین‌نامه زلزله رسمی دارد که مطابق با پیشرفت‌های جدید در مهندسی زلزله و همچنین نیاز‌های جامعه در حال تغییر به‌طور مرتب به روز می‌شود. آیین‌نامه ۲۰۱۸، ویرایش ۲۰۰۷ را با محتوای گسترده‌تر بهبود بخشیده است. پیشرفت‌های اصلی در تعریف ساختگاه و در طراحی لرزه‌ای ساختمان‌های بلند، است. رویداد با بزرگای در ۷.۸ در ۶ فوریه ۲۰۲۳ شدید‌ترین زمین‌لرزه ترکیه از سال ۱۹۳۹ بود، زمانی که زمین‌لرزه ۷.۸ ارزنجان، شمال شرقی ترکیه را با گسلی به طول ۳۶۰ کیلومتر با ۷ متر جابه‌جایی افقی گسیخت. برآورد‌ها حاکی از آن است که بیش از ۶۰ هزار نفر جان خود را از دست داده‌اند. دو زمین‌لرزه اخیر در منطقه گسل آناتولی شرقی و حرکت امتداد لغز چپگرد حرکت رخ داده‌اند. این پهنه در زلزله‌های تاریخی ۱۵۱۳ و سپس ۳ زمین‌لرزه تاریخی در سده نوزدهم گسیخته شده بود، ولی این اولین‌بار بود که سناریوی بدترین حالت و گسیختگی یکجای بیش از ۲۰۰ کیلومتر طول پهنه گسله رخ داد. زمین‌لرزه‌ای سد‌ه‌ای قبلی در همین پهنه در قطعه‌های کوچک‌تر گسله و با بزرگای حداکثر ۷ رخ داده بود.

چالش تهیه‌کننده نقشه پهنه‌بندی خطر برای چنین منطقه‌ای این است که چگونه احتمال گسیختگی یکجای کل پهنه گسله با طول بیش از ۲۰۰ کیلومتر درنظر بگیرد. مانند آن است که در پهنه‌بندی خطر زلزله برای پهنه تهران در نظر بگیریم که هر سه قطعه گسله مشا از جنوب فیروزکوه در شرق استان تهران تا آبیک در استان قزوین به طول ۲۰۰ کیلومتر در یک اتفاق گسیخته شود. در نقشه‌های تهیه شده احتمالا چه چیزی اشتباه شده است؟ وقوع زلزله معمولاً پیچیده‌تر از مدل‌هایی است که نقشه‌های خطر بر اساس آن‌ها ساخته شده‌اند، و اینکه تاریخچه لرزه‌خیزی موجود تقریباً همیشه بسیار کوتاه است که نمی‌توان الگوی مکانی و زمانی وقوع زلزله‌های بزرگ را به‌طور قابل‌اطمینانی تعیین کرد.

در نتیجه، جنبه‌های کلیدی نقشه‌های خطر با درک محدود ما از فرآیند‌های زلزله تهیه می‌شوند. دو تغییر پیشنهاد می‌شود: اول کیفیت داده‌های ورودی اصلاح شود و مدل‌های واقع‌بینانه با در نظر گرفتن سناریو‌های بدترین حالت ممکن برای پهنه‌بندی به کار روند و از سوی دیگر عدم قطعیت‌ها در ارایه مقادیر خطر به وضوح به کاربران بالقوه اطلاع داده شود. تشخیص عدم قطعیت‌ها به کاربران این امکان را می‌دهد تا تصمیم بگیرند که چقدر اعتبار در نقشه‌ها قرار دهند و آن‌ها را واقع‌بینانه در تدوین سیاست‌های کاهش ریسک به کار برند. تهیه نقشه خطر زلزله یک کار بلندپروازانه است. با توجه به پیچیدگی‌های فرآیند زلزله و دانش محدود ما از آن، انتخاب‌های ذهنی زیادی برای تهیه نقشه مورد نیاز است. در نتیجه، نقشه‌ها به‌شدت به پیش‌فرض‌های سازندگان‌شان در مورد نحوه کار زمین بستگی دارد. زمانی که این پیش‌فرض‌ها درست باشد، یک نقشه خوب عمل می‌کند. وقتی ثابت شود که آن‌ها نادرست یا ناکافی هستند، نقشه ضعیف عمل می‌کند.

اخیرا در تهران مطرح شد که در داخل محدوده شهر تهران انتظار زمین‌لرزه‌ای با بزرگای ۷ بسیار بعید است. دلیل این اظهارنظر چه بود؟ استفاده از کاتالوگ زلزله مربوط به حدود ۳۰‌ساله اخیر. اگر تمام کاتالوگ زلزله‌های محدوده تهران به همراه زلزله تاریخی آن لحاظ می‌شد و این نکته در نظر گرفته می‌شد که هر سال جنوب البرز حدود ۱ سانتی‌متر در سال بالا می‌رود هرگز چنین بی‌احتیاطی در رد احتمال زلزله با بزرگای ۷ یا بیشتر در محدوده شهری تهران رخ نمی‌داد. آیا همه این ۱ سانتی‌متر بالا آمدن برای یک گسل است یا اینکه باید این میزان جابه‌جایی میان چند گسل سرشکن شود، مثلا ۴ میلیمتر به گسل مشا و ۳ میلیمتر به گسل شمال تهران و بقیه به سایر گسل‌ها مربوط باشد.

ولی بحث کلی این است که جنوب البرز حدود سالی ۱ سانتی‌متر نسبت به دشت جنوبی تهران (دشت ساوه) به بالا می‌رود. همین جزییات است که به منشأ خطا در نقشه‌های پهنه‌بندی خطر تبدیل می‌شود. یک سناریو هم وجود دارد که چند راندگی پیشانی گسل شمال تهران، یعنی گسل نیاوران و گسل طرشت (یا پردیسان) در حال‌جابه‌جایی هستند. زمین‌لرزه‌های قهرمان‌مرش ۲۰۲۳، ازگله سرپل ذهاب ۲۰۱۷، توهوکو۲۰۱۱، ونچوان۲۰۰۸ و هاییتی۲۰‍‍۱۰ نشان می‌دهند که پهنه‌بندی خطر محدودیت‌های زیادی دارد و راه طولانی برای تدقیق این نقشه‌ها در پیش است. داده‌های بیشتر از سوابق زمین لرزه‌های دیرینه، ژئودزی به مدل‌سازی گسلش و در نظر گرفتن عدم قطعیت کمک خواهد کرد.