Uma breve história da sismologia histórica japonesa: passado e presente

No Japão e arredores, um décimo dos terremotos no mundo ocorrem. Em média há um terremoto M7 a cada ano no Japão, temos sofrido frequentes desastres sísmicos mesmo desde os tempos antigos. A primeira compilação da história dos desastres naturais (Sugawara 892) foi feita por Michizane Sugawara , que foi o talentoso oficial do governo no antigo sistema de estatutos do Japão. Ele classificou todo o conteúdo cronológico dos seis livros de história da nação em vários itens, como desastres naturais, costumes, budismo e código penal. Em sua compilação, 23 terremotos destrutivos foram incluídos entre 632 terremotos sentidos em algum lugar no Japão no período de 416 ad a 887 ad.

Quando o governo moderno japonês começou em 1868, muitos professores estrangeiros foram convidados para o Japão, principalmente para Tóquio (Fig. 1). Era inevitável que a alta sismicidade ao redor de Tóquio, onde um terremoto de feltro ocorre uma vez em poucos meses pelo menos, fizesse com que os cientistas estrangeiros convidados se interessassem por terremotos. Após um terremoto de destruição moderada, que foi chamado de terremoto de Yokohama (M5.8), ocorrido perto de Tóquio em 1880, a primeira sociedade acadêmica mundial de pesquisa sísmica, a Sociedade Sismológica do Japão (SSJ), foi estabelecida em Tóquio pela liderança de John Milne , que veio para ensinar tecnologia de mineração da Grã-Bretanha, mas tornou-se sismólogo no Japão. O primeiro presidente da sociedade foi Ichizo Hattori , que escreveu o primeiro artigo moderno sobre sismologia histórica mesmo antes da fundação da sociedade (Hattori 1878).

Fig. 1

Localizar nomes no Japão e nos seus arredores. Cidades, distritos e outros lugares neste artigo são mostrados

Em 1891, o terremoto de Nobi (M8.0) destruiu estruturas de última geração na época, tais como edifícios de tijolos e as pontes ferroviárias ao redor de Nagoya. Através do esforço de Dairoku Kikuchi e outros, o Comitê de Investigação do Terremoto foi feito em 1892, e o estudo dos terremotos históricos foi especificado no segundo dos 18 itens listados do comitê.

Desde o século XIX, a pesquisa moderna sobre sismologia histórica tem sido continuada no Japão. A Sociedade de Estudos de Terremotos Históricos foi estabelecida em 1984, e hoje abriga mais de 300 membros e publica a revista científica uma vez por ano. Aqui nós revemos brevemente a história da sismologia histórica japonesa e a realização atual.

Antes do terremoto de Kanto de 1923

O primeiro artigo moderno de sismologia histórica (Hattori 1878) foi inspirado na discussão do autor com Heinrich Edmund Naumann , que era um geólogo alemão. Como Hattori foi educado como samurai no início do período moderno, e depois obteve o Bacharelado em Ciências na Rutgers College nos Estados Unidos, ele podia não só ler fluentemente os documentos históricos originais, mas também fazer análises rudimentares. Ele listou 149 terremotos destrutivos de 34 materiais históricos bastante confiáveis para o período de 416 anos de idade até 1872.

Ao mesmo tempo, Naumann também escreveu um artigo sobre terremotos históricos no Japão (Naumann 1878). Logo após chegar a Tóquio em 1875, ele se interessou por terremotos e colecionou 20 livros sobre terremotos, que foram publicados em sua maioria nos séculos XVIII e XIX no Japão. Ele listou 213 terremotos para o período entre 416 e 1872. Ele também estimou as áreas danificadas por três grandes terremotos, que ocorreram em meados do século XIX. Como os livros que ele usou foram compilados em sua maioria na era Edo, era claro que sua lista estava mais contaminada por falsificações e duplicações do que a de Hattori. Ele dependia apenas de materiais secundários para o período antigo e medieval, sem se dar conta disso. Entretanto, a discussão que ele fez sobre sismologia histórica naquele artigo mostrou vividamente seu talento como cientista, tanto quanto seus artigos sobre geologia. Após a fundação da SSJ, Milne (1881, 1882) listou 366 terremotos para o período de 295 bc a 1872 e 64 documentos. No entanto, sua lista foi bastante retraída da de Hattori e Naumann, uma vez que ele compilou sem distinção de mito e fato, ou consistência entre materiais.

Hatasu Ogasima também fez uma lista de terremotos históricos (Ogashima 1894). Ele era engenheiro do Bureau of Mines, mas seu chefe o enviou ao Bureau of Statistics para a recuperação de sua tuberculose pulmonar. Como o Bureau de Historiografia estava ao lado do Bureau de Estatística, ele leu extensivamente 213 documentos históricos originais reunidos para o Bureau de Historiografia naquela época, e compilou dois livros: história alimentar do Japão e a história do desastre do Japão. Ele foi o “Sugawara da era Meiji”. Os primeiros oficiais do governo Meiji, como Hattori e Ogashima, tiveram a formação cultural básica sobre os clássicos chineses e japoneses do início do período moderno, além do ensino superior do Ocidente em sua adolescência. Eles tinham aprendido habilidades necessárias para a sismologia histórica muito naturalmente.

Quando o Comitê de Investigação de Terremotos foi fundado em 1892, Minoru Tayama , que era historiador e funcionário do Bureau of Historiography, foi designado para compilar materiais históricos relacionados a terremotos a partir de documentos reunidos para a historiografia nacional. Ele publicou 1201 páginas de registros históricos de terremotos de 465 grandes documentos históricos obtidos por essa época (Tayama 1904). Essas páginas impressas com impressão tipográfica são decifráveis no OCR agora. Desde Seikei Sekiya , que foi o primeiro professor de sismologia do mundo, superintendente da compilação de Tayama, ele deixou uma lista de terremotos (Sekiya 1899). A lista de Sekiya foi realmente terminada por Fusakichi Omori , e contém terremotos de 1898, no período de 416 anúncio a 1865. Depois que Tayama terminou a compilação, Omori (1913, 1919) selecionou 166 grandes terremotos para o período de 416 anúncio a 1872, e resumiu os danos desses grandes eventos.

Após o terremoto de Kanto de 1923

Quando o terremoto de Kanto de 1923 (M7.9) destruiu severamente Yokohama e Tóquio, Kinkichi Musha , que era professor de inglês do ensino médio e estava envolvido na compilação de palavras para o dicionário inglês-japonês, mudou seu alvo de coleta de palavras inglesas para os materiais históricos relacionados aos terremotos. Desde 1928, Torahiko Terada , que foi o famoso físico e ensaísta, encorajou o esforço de Musha. Terada foi fundamental na criação do Instituto de Pesquisa sobre Terremotos (ERI) e foi considerado o pai afetuoso dos jovens cientistas do ERI. Após a morte de Terada, Akitsune Imamura patrocinou Musha. Ele compilou principalmente informações de documentos disponíveis na biblioteca imperial Ueno em Tóquio, onde a maior parte do material histórico foi coletado de antigas faculdades de clãs para samurais na era Edo. Ele adicionou sua compilação à de Tayama, e os publicou em impressão mimeográfica. O primeiro volume (Musha 1941) foi publicado antes do início da Guerra do Pacífico, e a qualidade do mesmo não era má. A qualidade da impressão e do papel do segundo e terceiro volumes (Musha 1943a, b) era muito pobre devido à falta de abastecimento no Japão, mesmo 2 anos antes do fim da guerra. Muitas vezes é muito difícil de interpretar, mesmo em sua impressão original.

1948 O terremoto de Fukui (M7.1) causou danos devastadores na bacia de Fukui. O Quartel-General Geral, o Comandante Supremo das Potências Aliadas (GHQ) começou a prestar atenção aos terremotos no Japão. Takahasi (1951) estimou o risco de tsunami ao longo da costa do Pacífico do Japão, e Kawasumi (1951) esperou as acelerações máximas devido aos terremotos para o próximo século. Para fazer seus estudos, foi necessário o catálogo de terremotos históricos. A GHQ encorajou Musha a publicar o catálogo histórico dos terremotos. Pela primeira vez após a morte do Imamura, Musha conseguiu o fundo para publicar o último volume de sua compilação na impressão tipográfica (Musha 1951c). Neste volume, Musha acrescentou a lista de 8953 terremotos e erupções no Japão e na Coréia para o período de 2 a 1867, e a lista de 190 terremotos destrutivos no Japão para o período de 599 a 1872. Ele também publicou o catálogo de 257 terremotos históricos no Japão e arredores para o mesmo período, que foi deixado pelo Imamura, em impressões mimeográficas (Musha 1950a, b, c, d, e, f, 1951a, b, 1953a, b). Kawasumi (1951) modificou esse catálogo e usou 251 terremotos históricos. Ele estimou 167 epicentros e 236 magnitudes de sua escala (Mk) entre esses eventos (Figs. 2, 3).

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Número de terremotos históricos listados em cada artigo. 1951 c/epi e 2013 c/epi mostram o número de terremotos dos quais foram estimados epicentros em Kawasumi (1951) e Usami et al. (2013), respectivamente. Cada número mostra o número de eventos dos períodos antigo, medieval e início dos períodos modernos, respectivamente. Politicamente, o início do período moderno do Japão terminou em 1868. Entretanto, 1872 é normalmente usado como o último ano de terremotos históricos no Japão, porque precisamos da conversão do calendário lunar para o calendário gregoriano até este ano. O governo Meiji mudou para o calendário solar a partir do calendário lunar no início de 1873

Distribuições de terremotos destrutivos no Japão de 679 anúncio para 1872 na última lista da Usami e na lista da Kawasumi. Os círculos vermelhos são epicentros de 214 eventos de Usami et al. (2013). Os círculos azuis são epicentros de 167 eventos em Kawasumi (1951). Mk é transformado na magnitude usual (M)

Após o terremoto de Niigata de 1964

1964 o terremoto de Niigata (M7.5) destruiu novas pontes sobre o rio Shinano, incluindo a grande ponte Showa, que foi concluída apenas 2 semanas antes do terremoto, enquanto a ponte Bandai construída em 1929 sobreviveu. Este terremoto não só desencadeou a fundação do sistema de seguro de habitação no Japão, mas também levou ao início do programa de pesquisa de previsão do terremoto proposto em 1963. Em 1965, o programa japonês de previsão do terremoto começou com um orçamento pequeno.

Em 1976, Katsuhiko Ishibashi advertiu que um grande terremoto estava próximo à baía de Suruga a partir do estudo sobre o terremoto de 1854 de Ansei Tokai (M8.4) (Ishibashi 1976). Sua advertência elevou a sismologia histórica para um item importante do programa. Pela primeira vez, após 70 anos desde que Tayama terminou sua compilação, a coleta de documentos históricos sobre terremotos começou para sismólogos com a cooperação do Escritório de Historiografia da Universidade de Tóquio. Tatsuo Usami da ERI foi o responsável por ela. Embora fosse um sismólogo teórico, ele recolheu energicamente muitos documentos locais preservados em antigos armazéns de antigos chefes de aldeia e grandes comerciantes no início do período moderno. Ele publicou materiais coletados na impressão de cartas (ERI 1981, 1982a, b, 1983a, b, 1984a, b, 1985a, b, 1986a, b, 1987a, b, 1988, 1989a, b, 1993, 1994). Ele também editou uma lista abrangente de terremotos destrutivos japoneses uma vez em uma década desde 1975 (Usami 1975, 1987, 1996, 2003, 2013; Figs. 2, 3). Ele também continuou a compilação e os publicou na mesma forma (Usami 1998, 1999, 2002, 2005, 2008, 2012) após sua aposentadoria.

A acumulação de materiais históricos compilados de Tayama (1904) a Usami (2012) é agora de 27.759 páginas em 35 livros de estilo impresso. Os sismólogos japoneses atuais não têm que lutar para ler roteiros cursivos nem caracteres em formato de linha para pesquisar os terremotos históricos. Entretanto, nós temos que voltar ao original quando a pesquisa requer a crítica material.

Uma grande quantidade de materiais históricos modernos relacionados aos terremotos permitiu a Itoko Kitahara estabelecer o estudo da história dos desastres, que é a pesquisa das humanidades sobre o processo de reconstrução social após os desastres históricos e o impacto dos desastres na sociedade. Ela descobriu que um paraíso para sobreviver a pessoas pobres apareceu por um tempo depois de um desastre, uma vez que seu governante preparou a comida e a moradia de emergência no início do período moderno (por exemplo, Kitahara 1983). Ichiro Kayano iniciou a análise de terremotos menores com materiais locais coletados por Usami (Kayano 1987). Enquanto os grandes terremotos famosos eram analisados repetidamente por vários pesquisadores, os eventos menores eram esquecidos até mesmo pela sociedade local. Materiais locais nos permitem revelar os detalhes de um evento tão pequeno.

Takahiro Hagiwara introduziu a pesquisa interdisciplinar para a evolução da sismologia histórica. Ele formou um grupo de especialistas em história, geologia, geografia e engenharia, além da sismologia. As críticas materiais feitas por historiadores e a verificação de vestígios por geólogos e geógrafos foram especialmente eficazes para alguns terremotos antigos e medievais. Eles revelaram que alguns eventos são falsos. Eles revisaram epicentros e magnitudes de alguns terremotos históricos (por exemplo, Hagiwara 1982, 1989, 1995). Para os tempos antigo e medieval, Ishibashi (2009) formou o grupo interdisciplinar de sismólogos, vulcanólogos, historiadores e cientistas da informação em 2003 para fazer recensões de 683 páginas do primeiro volume da compilação de Musha (Musha 1941) e colocá-las na base de dados disponível através da web. Embora a base de dados não tenha sido completada e não contenha compilações de outros, a versão beta está agora disponível na internet.

Após o desastre do terremoto de 1995 em Hanshin-Awaji

Em 1995, uma parte do grupo de falhas ativas do Monte Rokko foi ativada, e o terremoto M7.3 causou o desastre devastador em Kobe e cidades vizinhas. A Sede Central da Promoção de Pesquisa sobre Terremotos do Japão (HERP) foi estabelecida no governo (agora ligado ao Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia do Japão): MEXT) para avaliar o risco sísmico em todo o Japão. Eles começaram a melhorar várias observações sísmicas e geodésicas em todo o país. As intensidades sísmicas da escala JMA (Fig. 4) são medidas em todo o país em mais de quatro mil locais agora. Devido ao cenário tectônico no Japão (Fig. 5), ocorrem terremotos de diferentes tipos dentro e ao redor do Japão em várias profundidades. Os atuais dados densos das intensidades sísmicas no Japão nos dão informações úteis sobre a distribuição da intensidade sísmica para terremotos de local, tipo e profundidade conhecidos (Fig. 6). Ele nos permite não somente distinguir a profundidade e o tipo de terremotos, mas também estimar a magnitude apropriada, levando em conta a influência da estrutura na distribuição da intensidade sísmica.

Relação entre a escala de intensidade sísmica JMA e a escala de intensidade de Mercalli modificada (modificada de Utsu 1966). O valor medido no meio é a saída do medidor de intensidade sísmica (por exemplo, JMA 2016). A saída do medidor de intensidade sísmica é de até uma casa decimal. A explicação detalhada da escala de intensidade sísmica JMA em inglês está em JMA (2016)

Fig. 5

Vários tipos e profundidades de terremotos no Japão e arredores. Os terremotos muito rasos ocorrem em falhas ativas ou perto das áreas ativas vulcânicas. Em uma falha ativa no Japão, um terremoto M7 ocorre cerca de uma vez em um período de 1000 a vários milhares de anos. Os terremotos do tipo “thrust-type interplate” ocorrem nos limites das placas ao longo das trincheiras e canais ao largo do lado do Pacífico do Japão. Um terremoto M8 ocorre cerca de uma vez em cada 100 anos a algumas centenas de anos em um trecho desses trechos. Perto da elevação externa da placa oceânica, os terremotos normais do tipo falha intraplaca ocorrem na profundidade rasa. Os terremotos intraplaca de profundidade intermediária ocorrem na laje subdutora logo abaixo do Arquipélago do Japão. Como a queda de tensão do terremoto intraplaca é maior que a do terremoto intraplaca, ondas mais fortes de curto período são sentidas em locais remotos

Exemplos de distribuições de intensidades sísmicas para vários tipos e profundidades de terremotos de magnitudes similares. a Exemplo do terremoto de profundidade muito rasa (2005 Ago 16 M7.2). b Exemplo do terremoto de profundidade intermediária intraplaca (2003 Maio 26 M7.1). c Exemplo do terremoto de profundidade muito rasa (2008 Junho 14 M7.2). O tamanho da área de intensidade de JMA 5-up e maior em a é quase igual ao de c, enquanto que o de b é muito maior, embora a magnitude do evento de b seja a menor. Em a e b, as áreas de intensidade JMA 3 e maior se estendem até a direção trincheira-paralela (a direção vertical da figura), uma vez que as ondas de alta freqüência se propagaram através da laje. Embora as intensidades em locais próximos à área da fonte sejam as mais altas em c, as áreas de intensidade inferior foram menores que as de a e b. A área de intensidade 2 de a na parte sudoeste do Japão é a maior. Todas estas características reflectem a diferença na quantidade de queda de tensão dependendo do tipo de fonte sísmica, a diferença na estrutura que as ondas sísmicas propagaram, e a diferença na taxa de mudança nas distâncias hipocêntricas na superfície do solo devido à profundidade da fonte

Sismos históricos só foram atribuídos epicentros e magnitudes a partir de mapas de isoseísmo simples. Como parte da promoção do HERP, começamos a analisar sistematicamente sismos históricos para fazer um catálogo de hipocentros e magnitudes com o auxílio de dados densos de intensidades sísmicas acumuladas depois de 1995. Se conseguirmos identificar com precisão cada localização das intensidades sísmicas de um terremoto histórico deixado em documentos históricos, podemos estimar a profundidade e o tipo desse evento por comparação com as distribuições das intensidades sísmicas dos eventos similares recentes. Desde 1997, temos acumulado intensidades sísmicas pontuais para 169 terremotos destrutivos, que ocorreram de 1586 a 1884, desde o início do período inicial moderno até o início da medição moderna das intensidades sísmicas pelo governo Meiji. Já estimamos intensidades sísmicas de 8700 lugares para 134 terremotos, que são quatro quintos dos eventos alvo (Fig. 7). Além dos lugares, também revelamos áreas danificadas para muitos terremotos. Com esses dados, estimamos magnitudes, epicentros e profundidades de 134 eventos (Fig. 8).

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Etimated sismic intensityties of 8700 places for 134 earthquakes in the period from 1586 to 1872. A escala de intensidade JMA (0-7, Fig. 4) é utilizada. Hipocenters desses eventos são mostrados na Fig. 8

Hipocenters de 134 terremotos examinados no período de 1586 a 1872. Para eventos M7.5 ou maiores, as regiões de origem são mostradas exceto para eventos 1605 e 1614, dos quais as áreas de origem não são claras e epicentros tentativos foram mostrados na parte leste da calha Nankai. O tamanho do símbolo é maior para um M maior. A cor do símbolo é mais quente para um evento mais raso

O exame preciso das distribuições de intensidade de alguns grandes terremotos históricos revelou as diferenças importantes entre alguns grandes terremotos entre placas, que se acreditava estarem se repetindo na mesma área fonte, e que se pensava serem terremotos característicos típicos. A área focal do terremoto de Taisho Kanto de 1923 (M7.9: veja “Apêndice” para o nome dos grandes terremotos japoneses) foi considerada um subconjunto ocidental da área focal do terremoto de Genroku de 1703 (M8.1). No entanto, as intensidades no sudoeste do Japão e locais na Península Izu do evento de 1703 são menores do que as de 1923. Revelamos que a maior parte do oeste da área de origem de 1923 não se moveu em 1703 (Fig. 9; Matsu’ura e Nakamura 2016). A área focal do terremoto de Hoei 1707 (M8.6) foi considerada a simples soma das áreas focais dos terremotos de Ansei Tokai (M8.4) e Ansei Nankai (M8.4) de 1854. Entretanto, intensidades menores ao redor da baía de Suruga, além de intensidades menores do distrito de Kanto em 1707, mostram que o tremor nessas áreas é mais fraco do que em 1854, embora a magnitude do evento de 1707 seja maior (Fig. 10; Matsu’ura et al. 2011a, b). Os movimentos de crosta nas regiões a leste do Lago Hamana, e na parte sudoeste de Shikoku também foram menores em 1707 do que os de 1854 (por exemplo, Shishikura e Namegaya 2011; Matsu’ura et al. 2011a, b). Os extremos oeste e leste da área focal do terremoto de 1707 Hoei são diferentes de ambos os extremos da área combinada de dois terremotos de Ansei de 1854. Esses exemplos nos dizem que mesmo esses grandes eventos interplacáveis ocorrem em uma área não exatamente a mesma fonte em cada momento. As áreas focais reais variam de acordo com o tempo. Devemos ter muito cuidado para nos prepararmos para o próximo evento e não devemos esperar que apenas os mesmos fenômenos de alguns eventos históricos ocorram na próxima vez.

Distribuição da intensidade do terremoto de Genroku 1703 (M8.1) e do terremoto de Taisho Kanto de 1923 (M7.9). Ambos os terremotos ocorreram ao longo do Sagami Trough. Intensidades de 1703 após Matsu’ura e Nakamura (2016), e as de 1923 após JMA (1969). As intensidades no oeste da Península Izu são aparentemente menores do que as de 1923. As intensidades nas áreas ao redor de Kyoto e Osaka de 1703 também são menores do que as de 1923, embora consideremos a diferença dos tempos de ocorrência desses eventos. Ver Fig. 1 e “Apêndice” para nomes de lugares e terremotos

Distribuição da intensidade do terremoto de 1707 Hoei (M8.6) e dos terremotos de 1854 Ansei Tokai (M8.4) e Ansei Nankai (M8.4). Estes terremotos ocorreram ao longo de Nankai Trough. As intensidades de 1707 são posteriores a Matsu’ura et al. (2011a, b), e as de 1854 são estimadas em 4 ou mais intensidades para regiões como cidades e vilas (Usami e Daiwa 1994), ao invés de lugares pontuais. Para 1854, as intensidades maiores dos terremotos Tokai ou Nankai são plotadas na camada superior. Veja Fig. 1 e “Apêndice” para nomes de lugares e terremotos