เรียบเรียงจาก https://www.polytechnique-insights.com/en/columns/planet/climate-change-will-lead-to-an-increase-in-earthquakes/ เขียนโดย Christophe Larroque Lecturer at Université de Reims-Champagne Ardenne and at Geoazur Laboratory (CNRS/OCA/UniCA/IRD) และ Marco Bohnhoff Professor of Experimental Seismology and Drilling at Freie Universität of Berlin

ประเด็นสำคัญ

  • ในอีกหลายทศวรรษและศตวรรษข้างหน้า ภาวะโลกร้อนจะยังคงเร่งให้เกิดแผ่นดินไหวบางประเภทมากขึ้น
  • สภาพอากาศสามารถส่งผลต่อกิจกรรมแผ่นดินไหว: ในปี 2020 พายุอเล็กซ์ได้นำฝนตกหนักสู่ภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ของฝรั่งเศส ส่งผลให้เกิดแผ่นดินไหวขนาด 2 จำนวน 188 ครั้งในอุทยานแห่งชาติเมอกตูร์ ภายใน 100 วันถัดมา
  • ความสัมพันธ์ระหว่างสภาพอากาศกับแผ่นดินไหวตั้งอยู่บนกลไกที่หลากหลาย โดยการเปลี่ยนแปลงของแรงเค้นเพียงเล็กน้อยก็อาจเพียงพอที่จะกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหว
  • ภาวะโลกร้อนกำลังทำให้ปรากฏการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาเหล่านี้รุนแรงขึ้น เช่น อุณหภูมิพื้นผิวโลกที่สูงขึ้น การละลายของธารน้ำแข็งที่เร็วขึ้น รวมถึงฝนตกหนัก วัฏจักรพายุ และระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น
  • ดังนั้นจึงมีความจำเป็นเร่งด่วนในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก เพื่อลดจำนวนแผ่นดินไหวที่เชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ในแต่ละปี มีแผ่นดินไหวขนาดใหญ่หลายสิบครั้งเกิดขึ้นทั่วโลก เหตุการณ์เหล่านี้สามารถคร่าชีวิตผู้คนได้หลายแสนราย เช่นที่เคยเกิดขึ้นในปี 2010 (เสียชีวิต 226,000 ราย) และปี 2004 (เสียชีวิต 227,000 ราย) แผ่นดินไหวเกิดจากการเลื่อนตัวอย่างฉับพลันของรอยเลื่อน — หรือรอยแตก — ในเปลือกโลก ซึ่งอยู่เพียงไม่กี่กิโลเมตรใต้ฝ่าเท้าของเรา การเลื่อนตัวนี้จะเกิดขึ้นเมื่อแรงเค้นที่กระทำต่อรอยเลื่อนเกินค่าขีดจำกัดของการแตกหัก โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีประเด็นวิจัยใหม่เกิดขึ้นในแวดวงวิทยาศาสตร์ : ภาวะโลกร้อนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์สามารถส่งผลกระทบต่อการเกิดแผ่นดินไหวได้หรือไม่?

“ผลกระทบจากกิจกรรมของมนุษย์รุนแรงและแพร่หลายมากจนรู้สึกได้ทั่วทั้งโลก — เราถึงขั้นเรียกมันว่า ‘แอนโธรโปซีน’ (Anthropocene)” คริสตอฟ ลาร์ร็อคกล่าว “เรากำลังตั้งคำถามถึงผลกระทบที่มีต่อกิจกรรมแผ่นดินไหว” มาร์โก บอนฮอฟฟ์ ให้ความเห็นว่า “นี่เป็นหัวข้อใหม่ และยังมีนักวิจัยเพียงไม่กี่กลุ่มที่ทำงานในเรื่องนี้ แต่ความสนใจกำลังเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ” ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อเดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา มาร์โก บอนฮอฟฟ์และคณะได้สรุปสิ่งที่เรารู้ในปัจจุบันว่า ในช่วงหลายทศวรรษและศตวรรษข้างหน้า กิจกรรมของมนุษย์จะส่งผลต่อ ‘นาฬิกาแผ่นดินไหว’ ของรอยเลื่อนต่าง ๆ กระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหวขนาดเล็กและใหญ่เพิ่มมากขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ เมื่อรอยเลื่อนอยู่ในสภาพใกล้แตกร้าว พร้อมจะเลื่อนไถลและก่อให้เกิดแผ่นดินไหว การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจเป็นปัจจัยกระตุ้นที่ทำให้แผ่นดินไหวเกิดขึ้นเร็วขึ้น.

อิทธิพลของสภาพอากาศต่อแผ่นดินไหว

ขณะนี้เป็นที่ชัดเจนแล้วว่าสภาพอากาศมีอิทธิพลต่อการเกิดแผ่นดินไหว ในปี 2020 ประเทศฝรั่งเศสเผชิญกับพายุอเล็กซ์ ซึ่งนำฝนตกหนักมากมาสู่ภูมิภาคตะวันออกเฉียงใต้ โดยมีปริมาณสูงถึง 600 มิลลิเมตรภายในเวลาไม่ถึง 24 ชั่วโมง ตลอดระยะเวลา 100 วันหลังจากนั้น มีการบันทึกแผ่นดินไหวขนาดสูงสุด 2 จำนวน 188 ครั้งในหุบเขาทิเน่ เขตอุทยานแห่งชาติเกมูร์ “นี่เป็นข้อค้นพบที่สำคัญมาก เราบันทึกแผ่นดินไหวในพื้นที่นี้มากในเวลาเพียง 3 เดือน เท่ากับที่เคยเกิดขึ้นตลอด 5 ปีที่ผ่านมา” คริสตอฟ ลาร์ร็อกกล่าว

การสังเกตผลกระทบของสภาพอากาศต่อกิจกรรมแผ่นดินไหวเริ่มต้นตั้งแต่ต้นทศวรรษ 2000 ในฝรั่งเศส ปี 2002 หลังจากเกิดฝนตกหนักในระดับเดียวกับช่วงพายุอเล็กซ์ มีการบันทึกการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมแผ่นดินไหวในช่วงหลายเดือนถัดมาในแคว้นโพรวองซ์ตะวันตก ในปี 2005 ที่ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ตอนกลาง มีการบันทึกแผ่นดินไหวผิดปกติ 47 ครั้งภายในเวลาเพียง 12 ชั่วโมง หลังจากเกิดฝนตกหนัก 300 มิลลิเมตรใน 3 วัน อีกหนึ่งตัวอย่างคือที่ประเทศเนปาล มีทีมวิจัยพบว่าจำนวนแผ่นดินไหวในช่วงฤดูร้อนลดลงถึง 37% เมื่อเทียบกับฤดูหนาว ซึ่งบ่งชี้ว่า “มรสุมมีอิทธิพลต่อการเกิดแผ่นดินไหว”

ยังมีตัวอย่างจากปรากฏการณ์อากาศประเภทอื่นอีก เช่น ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ซึ่งมีฤดูฝนและฤดูแล้งสลับกัน ส่งผลให้เกิดการสะสมของหิมะและน้ำในภูเขา ทะเลสาบ และอ่างเก็บน้ำ รูปแบบตามฤดูกาลนี้ถูกพบว่ามีผลต่ออัตราการเกิดแผ่นดินไหวในภูมิภาคดังกล่าว ในประเทศตุรกี การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำในทะเลมาร์มารา — ซึ่งเกี่ยวข้องกับความแปรปรวนตามฤดูกาล — ก็มีความสัมพันธ์กับจำนวนแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นด้วย

“จนถึงตอนนี้ แผ่นดินไหวที่เชื่อมโยงกับปรากฏการณ์ทางอุตุนิยมวิทยายังมีขนาดเล็กเป็นส่วนใหญ่ แม้ว่านั่นจะไม่อาจตัดความเป็นไปได้ของแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในอนาคตได้ก็ตาม” คริสตอฟ ลาร์ร็อกอธิบาย “สิ่งนี้เป็นความท้าทายอย่างมากในด้านการสังเกตการณ์ เพราะเราจำเป็นต้องมีเครือข่ายตรวจวัดแผ่นดินไหวที่มีคุณภาพสูงเพียงพอ จึงจะสามารถบันทึกแผ่นดินไหวขนาดเล็กเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความก้าวหน้าและการขยายตัวของเครือข่ายตรวจวัดแผ่นดินไหวได้ช่วยเพิ่มความเข้าใจของเราในเรื่องนี้อย่างมาก”

กลไกที่อยู่เบื้องหลังความสัมพันธ์ระหว่างสภาพอากาศกับแผ่นดินไหว

กลไกอะไรที่อธิบายความเชื่อมโยงระหว่างสภาพอากาศกับกิจกรรมแผ่นดินไหว? “มีหลายกระบวนการที่เกี่ยวข้องและเป็นเรื่องยากที่จะระบุแน่ชัดว่ากระบวนการใดเป็นสาเหตุหลัก” คริสตอฟ ลาร์ร็อกตอบ

เกี่ยวกับกรณีพายุอเล็กซ์ คริสตอฟ ลาร์ร็อกและคณะได้เผยแพร่งานวิเคราะห์ใหม่ที่ก้าวข้ามขอบเขตทางวิทยาศาสตร์หลายแขนง “เราระบุพิกัดแผ่นดินไหวได้อย่างแม่นยำ ติดตามการเคลื่อนตัวของพวกมันตลอดเวลา และจำลองสมมติฐานต่าง ๆ เพื่อทำความเข้าใจกลไกที่เกี่ยวข้อง” เขาอธิบาย ตัวอย่างเช่น ทีมวิจัยพบว่าฝนที่ตกอย่างหนักก่อให้เกิดแรงดันของของเหลวส่วนเกินที่แทรกซึมลึกลงไปใต้ดิน — เรียกว่า “แนวหน้าความดัน” (pressure front) — จนไปกระทบและทำให้รอยเลื่อนซึ่งอยู่ในภาวะเปราะบางอยู่แล้วเกิดความไม่เสถียรและเริ่มเลื่อนตัว ส่งผลให้เกิดกลุ่มแผ่นดินไหวขนาดเล็กตามมา

สิ่งสำคัญที่ต้องเข้าใจก็คือ แม้แรงเค้นจะเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ก็อาจเพียงพอที่จะกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหวได้ แม้แนวหน้าความดันที่เกิดจากพายุอเล็กซ์จะเป็นต้นเหตุหลักของกิจกรรมแผ่นดินไหวผิดปกติในพื้นที่นั้น แต่เหตุการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาอื่นๆ ก็สามารถเปลี่ยนแปลงแรงเค้นในพื้นที่เฉพาะผ่านกลไกอื่นได้เช่นกัน

เช่น งานวิจัยหนึ่งศึกษาผลกระทบจากไต้ฝุ่นโมราโกตที่ไต้หวันในปี 2009 ซึ่งฝนตกหนักทำให้เกิดดินถล่มมากกว่า 10,000 ครั้ง และมีตะกอนกับหินปริมาณมหาศาลไหลลงแม่น้ำ การเคลื่อนตัวของมวลวัตถุบนผิวโลกเหล่านี้เพิ่มแรงเค้นในพื้นที่ ส่งผลให้เกิดแผ่นดินไหวผิวดินเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเป็นระยะเวลากว่า 2 ปีครึ่งหลังจากไต้ฝุ่นถล่ม อีกตัวอย่างคือในแคลิฟอร์เนีย ความเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของการเกิดแผ่นดินไหวเชื่อมโยงกับแรงเค้นที่เกิดจากน้ำหนักของน้ำที่สะสมอยู่บนพื้นผิวในฤดูฝน

และที่สำคัญคือ เหตุการณ์อุตุนิยมวิทยาทั้งหมดนี้ล้วนได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ และจะยิ่งทวีความรุนแรงขึ้นในอนาคต อุณหภูมิที่สูงขึ้นของพื้นผิวโลกกำลังทำให้ธารน้ำแข็งละลายเร็วขึ้น เพิ่มความรุนแรงของฝนตกหนัก พายุหมุน และระดับน้ำทะเลทั่วโลก ซึ่งการเปลี่ยนแปลงบนผิวโลกเหล่านี้จะไปเปลี่ยนแรงเค้นในรอยเลื่อนท้องถิ่น

งานวิจัยที่ศึกษากิจกรรมแผ่นดินไหวบนคาบสมุทรเกาหลีตลอดช่วง 650,000 ปีที่ผ่านมา แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างการเกิดแผ่นดินไหวกับการสิ้นสุดของยุคน้ำแข็งแต่ละยุค โดยทุกครั้งที่เกิดการละลายของธารน้ำแข็ง จะมีระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และตามมาด้วยการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมแผ่นดินไหวในภูมิภาค

ตั้งแต่ปี 1901 ระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้นแล้ว 0.2 เมตร และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นอีก 1 เมตรภายในปี 2100 ซึ่งอาจก่อให้เกิดผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญ นักวิจัยบางรายคาดว่าการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล 1 เมตร อาจเพิ่มแรงกดทับต่อมหาสมุทรทั้งหมด(ซึ่งครอบคลุม 70% ของพื้นผิวโลก) มากพอที่จะกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหวตามรอยเลื่อนจำนวนมากที่ใกล้ถึงจุดแตกร้าวอยู่แล้ว

“ในกรณีส่วนใหญ่ การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลจะเร่งให้แผ่นดินไหวเกิดเร็วขึ้น แต่ในบางกรณีอาจทำให้เกิดช้าลง” มาร์โก บอนฮอฟฟ์กล่าวสรุป “ซึ่งในกรณีหลังนั้น จะทำให้พลังงานสะสมในรอยเลื่อนมากขึ้นและแผ่นดินไหวที่ตามมาก็จะรุนแรงยิ่งขึ้น สิ่งนี้จะส่งผลกระทบต่อประชาชนที่อาศัยอยู่ตามแนวชายฝั่ง และเราจำเป็นต้องลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกอย่างเร่งด่วน เพื่อลดจำนวนแผ่นดินไหวที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ”.

อ้างอิง
“Data Page: Number of significant earthquakes”, part of the following publication: Hannah Ritchie and Pablo Rosado (2022) – “Natural Disasters”. Data adapted from National Geophysical Data Center / World Data Service. Retrieved from https://ourworldindata.org/grapher/significant-earthquakes [online resource]↑

“Data Page: Deaths from earthquakes”, part of the following publication: Hannah Ritchie and Pablo Rosado (2022) – “Natural Disasters”. Data adapted from National Geophysical Data Center / World Data Service. Retrieved from https://ourworldindata.org/grapher/earthquake-deaths [online resource]↑

Marco Bohnhoff, Patricia Martínez-Garzón, Yehuda Ben-Zion; Global Warming Will Increase Earthquake Hazards through Rising Sea Levels and Cascading Effects. Seismological Research Letters, 2024; 95 (5): 2571–2576. doi: https://doi.org/10.1785/0220240100↑

Jacquemond, L., Godano, M., Cappa, F., & Larroque, C. (2024). Interplay between fluid intrusion and aseismic stress perturbations in the onset of earthquake swarms following the 2020 Alex extreme rainstorm. Earth and Space Science, 11,e2024EA003528, https://doi.org/10.1029/2024EA003528↑

Alexis Rigo, Nicole Béthoux, Frédéric Masson, Jean-François Ritz, Seismicity rate and wave-velocity variations as consequences of rainfall: The case of the catastrophic storm of September 2002 in the Nîmes Fault region (Gard, France), Geophysical Journal International, Volume 173, Issue 2, May 2008, Pages 473–482, https://doi.org/10.1111/j.1365–246X.2008.03718.x↑

S. Husen, C. Bachmann, D. Giardini, Locally triggered seismicity in the central Swiss Alps following the large rainfall event of August 2005, Geophysical Journal International, Volume 171, Issue 3, December 2007, Pages 1126–1134, https://doi.org/10.1111/j.1365–246X.2007.03561.x↑

Bollinger, L.,  F. Perrier,  J.-P. Avouac,  S. Sapkota,  U. Gautam, and  D. R. Tiwari (2007), Seasonal modulation of seismicity in the Himalaya of Nepal, Geophys. Res. Lett.,  34, L08304, doi:10.1029/2006GL029192.↑

Bollinger, L.,  F. Perrier,  J.-P. Avouac,  S. Sapkota,  U. Gautam, and  D. R. Tiwari (2007), Seasonal modulation of seismicity in the Himalaya of Nepal, Geophys. Res. Lett.,  34, L08304, doi:10.1029/2006GL029192.↑

Martínez-Garzón, P.,  Beroza, G. C.,  Bocchini, G. M., &  Bohnhoff, M. (2023).  Sea level changes affect seismicity rates in a hydrothermal system near Istanbul. Geophysical Research Letters,  50, e2022GL101258. https://doi.org/10.1029/2022GL101258↑

Steer, P., Jeandet, L., Cubas, N. et al. Earthquake statistics changed by typhoon-driven erosion. Sci Rep 10, 10899 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020–67865‑y↑

Johnson, C. W.,  Fu, Y., &  Bürgmann, R. (2017).  Stress models of the annual hydrospheric, atmospheric, thermal, and tidal loading cycles on California faults: Perturbation of background stress and changes in seismicity. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 122,  10,605–10,625. https://doi.org/10.1002/2017JB014778↑

IPCC, 2023: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, pp. 1–34, doi: 10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.001↑

Man-Jae Kim, Hee-Kwon Lee, Long-term patterns of earthquakes influenced by climate change: Insights from earthquake recurrence and stress field changes across the Korean Peninsula during interglacial periods, Quaternary Science Reviews, Volume 321, 2023, 108369, ISSN 0277–3791, https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2023.108369.↑