2014年8月24日一场地震席卷了加州北部的纳帕索诺玛山谷。这是旧金山海湾地区25年来最大的一次地震，造成2人死亡，数百人受伤，造成5亿美元的损失。当内华达大学的地球物理学家梅雷迪思·克雷纳(Meredith Kraner)检查地震周边地区的地震记录时，在数据中发现了一个非常有趣的特征：地壳的扩张和收缩模式。现在在《地球物理研究》期刊上发表的一项研究中，Kraner和她的同事也探究了当地含水层的季节性波动是否可以解释这种膨胀和收缩的循环，这种现象本身就可能引发地震。
图为2014年8月24日加州纳帕谷布曼路附近的一个葡萄园发生地震。图片：Dan Ponti/U.S. Geological Survey
地震发生时，地球缓慢移动的构造板块突然间相互滑动，通常是由于应力的增加而使两者不稳定，这就像折断了一根棍子，如果拉动它，再拉动它，它最终会到达断裂点。但是Kraner观察到的地壳的波动表明，可能有一种季节性因素触发了这个过程。她通过从“地球观测”(Earthscope)收集数据来识别这种模式。“地球观测”是一个遍布美国西部地震多发区的高精度GPS传感器网络。自2005年以来，这些传感器一直在记录地壳的毫米级位移，并建立了一个庞大而详细的数据集。
地壳在夏末伸展，在冬季收缩，每年都会在这个地方看到这种情况。理论是：这种季节性因素为这次地震的发生提供了最后一根稻草。但这一非同寻常的季节周期背后的原因是什么，以及它与地震有何关联？在研究小组排除了其他几个因素后，能想到的唯一与当地的含水层系统有关。为了验证这一观点，Kraner使用了纳帕-索诺玛山谷的卫星数据，该数据揭示了含水层盆地所在地区地面高程的明显季节性变化。
众所周知，地下水位的上升和下降会导致地球表面的海拔上升和下降。Kraner并没有测量这些盆地的水量，但她推测，如果夏季地下水水位因为缺水而下降，那么上面的土地就会下沉。当这种情况发生时，它会拉动地壳，水平地收缩地壳，“拉伸”或“延伸”含水层周围的土地。根据这种逻辑，如果断层两侧的含水层退缩，也会导致断层两侧的土地水平收缩。(事实上，Kraner的GPS记录显示，夏季的时候，地面上有3毫米宽的区域。)就像松开一个夹子一样，它会释放断层上的稳定压力，使板块之间的滑动更容易，从而引发地震。这是否意味着人类活动导致的蓄水层枯竭会导致这一过程的发生并引发地震？克兰纳警告说，这项研究不能回答这个问题。
即便如此，这一地区的特点是，这里的葡萄园耗水严重，可能导致该地区地表的收缩。在(含水层的)顶部，确实有加州酿酒厂。他们正在抽水。我们不知道有多少。在干旱的夏季和干旱期间，对地下水的依赖可能会增加。但克兰内尔很快指出，她的研究并没有测量地震前后的水量和抽水速度。由于降雨、蒸发和其他自然现象的影响，地下水位也会自然波动。但作为第一个发现地壳局部扩张和收缩模式的研究，Kraner的研究确实至关重要地揭示了季节压力可能是引发地震的众多因素之一。她说，了解这种季节性因素可能有助于科学家对这些现象做出更丰富、更准确的预测。地震预报增加了时间的依赖，这对于理解地震是如何触发的很重要。
博科园-科学科普｜文：Emma Bryce/Live Science
