It was 3:03 a.m., February 4, 1976. 正当危地马拉人民熟睡时，该国巨大的莫塔瓜断层破裂了. In 39 seconds, the resulting 7.5级地震摧毁了这个中美洲国家.
Nearly five decades later, 来自世界杯赌场盘口的一个研究小组, in collaboration with U.S. and Guatemalan partners, 是在调查该国广泛的地质灾害吗, including the Motagua Fault.
An International Investigation
危地马拉学生地质灾害国际研究经验项目于2023年1月初启动. A long-term vision of director Tina Niemi, 这个为期三年的项目于2022年底获得了美国国家科学基金会的资助.
“了解危地马拉活动断层系统和火山历史的地震潜力是该计划的关键目标,” said Niemi, Ph.D.，地质学教授，策展人杰出教学教授. “今年，我们调查了莫塔瓜断层的地震历史.”
2023年危地马拉地质灾害实地小组包括10名美国人.S. and Guatemalan students, 来自密苏里大学堪萨斯分校和密苏里大学的三位教师导师, 两位危地马拉教员和一位行业导师.
在首届国际学生研究体验项目期间, 该小组进行了跨地球科学多个学科的研究, 包括火山学、古地震学、地表过程和地理空间数据科学. Together, 这群人在危地马拉完成了为期三周半的实地研究, 随后休息进行初步分析和样品处理. 今年5月，该小组在UMKC和虚拟世界进行了为期两周的实验室工作和数据分析.
“Through this program, 学生将获得真实的研究经验，其中包括来自美国的教师指导.S. 以及我们在危地马拉的合作大学，”涅米说. “他们不仅提高了自己的科学探究和研究技能，而且还实践了国际合作.”
国际学生研究经验的教师都是地质学领域的专家, including the study of Guatemala’s geohazards. 在导师的指导下，学生们在科学的过程中进行合作. 他们提出问题，收集、分析和解释数据，然后呈现这些数据.
他们还应对国际实地研究的挑战.
“这些都不是可控的体验，”涅米说. “There are many uncertainties, such as access permission, 天气状况和设备故障, to name a few. 实地研究需要灵活性和对环境的适应能力——这些都是宝贵的生活技能.”
Aleigha Dollens (B.S. 1924年，她参加了首届地质灾害项目，以获得实地经验，增加她的课堂作业.
“我与导师密切合作，学会了如何动手做研究,” said Dollens, 他自己的研究重点是莫塔瓜断层地下的地球物理成像.
“我参加了一个小型研究小组，在那里我提出问题，并从项目专家那里得到反馈fessors. 我现在对自己的实践研究能力和做人的能力更有信心了.”
Guatemala’s Geohazard Vulnerability
在地质灾害风险方面排名全球第四, 危地马拉不断面临多种危险, including earthquakes, volcanic eruptions, landslides, floods and storms. 这些地质灾害威胁着无数人的生命、环境稳定和经济基础设施.
The 1976 Motagua earthquake, 危地马拉无数的自然灾害之一, resulted in 23,000 deaths and 74,000 injuries. 100万人流离失所，几乎占危地马拉当时人口的五分之一. 数千次余震加剧了破坏，造成的经济损失估计为17美元.9% of the country’s gross domestic product.
这些地质灾害并不总是独立发生的, 而危害之间的相互作用往往会引发多重次生危害. 近年来，危地马拉出现了新的地质灾害，而现有的灾害加剧.
Omar Beltetón, Ph.D., 他是能源与矿业高等研究中心的教授和研究员，也是圣卡洛斯大学的工程教员, 相信来自UMKC合作和调查的信息和见解将有助于危地马拉发展战略地质灾害复原力.
“街道和高速公路上已经形成了下沉和天坑，导致雨水排水管坍塌,” said Beltetón, 来自危地马拉的学生国际研究经验教员. “这些都是气候变化和城市洪水造成的后果，因为基础设施设计不足. 山区的道路塌陷和山体滑坡是森林砍伐和随之而来的侵蚀的结果."
“由于我国的地理和构造环境，这项研究意义重大. 危地马拉人民一直无法逃脱地质灾害的折磨, including loss of life, infrastructure damage and economic loss. 我们必须努力了解这些现象，以避免这些损失.”
Exploring With 21st-Century Technology
危地马拉地质灾害项目独特地利用了传统的地质测绘和尖端技术, 比如激光雷达(光探测和测距)无人机成像.
激光雷达无人机虽小但功能强大，是宝贵的研究伙伴.
“调查地质灾害的基本方法已经建立了一段时间, 但一个重要的限制是观测能力,” said Francisco Gomez, Ph.D., 密苏里大学地质科学教授和UMKC项目的地表过程研究团队导师. “新技术为我们提供了前所未有的地球视角，推动了我们的进一步调查.”
“As recently as 25–30 years years ago, 地震调查和滑坡测绘主要涉及传统的陆地测量. 这些方法虽然准确，但既耗时又昂贵. 如今，无人机系统以更低的成本提供更高分辨率的信息. 此外，无人机图像使我们能够看到微妙的构造特征，否则不容易看到. 这是一个我们以前只能梦想的游戏改变者.”
这些进步产生了有关地质灾害的重要而有益的数据.
“一些最令人兴奋的结果来自于对我们在1976年地震破裂轨迹中获得的激光雷达数据的解释,” said Niemi, 谁是专门研究地质考古的第四纪地质学家, sedimentology and active tectonics. “我们确定了揭示累积偏移量的特征，这些特征可用于确定断层的滑动速率. 滑移率是地震灾害评价中的一个重要参数.”
Mitigation Insights and Strategies
这项研究的潜力是深远的——与危地马拉的其他科学家和组织分享结果是这项工作的一个重要组成部分.
“虽然我们的首要目标是教育下一代进行地质灾害研究, 我们收集的数据对于确定地震和火山爆发的发生或重复时间具有深远的意义,” Niemi said. “通过该项目收集的地震和火山灾害的关键参数对政府的准备计划和减灾战略至关重要.
“For example, 我们的火山学研究小组开始绘制发生于1975年的乔科约斯火山的火山碎屑流沉积物,000 years ago. 这项研究是帮助更好地控制未来火山灾害的第一步.”
In Guatemala, 该项目的研究是与危地马拉圣卡洛斯大学能源与矿业高等研究中心和北方大学中央地质系合作进行的. 从程序的信息可以纳入国家抗震设计规范, 其中订明加固现有工程的结构安全标准及指引.
研究结果也将与危地马拉结构与地震工程协会分享, 国家减灾协调员和地震学研究所, Volcanology, 气象和水文——监测地质灾害的主要政府机构.
“我们与UMKC的合作有助于我们了解地质灾害现象，从而采取行动将其影响降到最低，并确保损失和损害降到最低,” Beltetón said. “调查确定了地质灾害威胁的可能危险区和在特定地点建造的可行性. 这项研究还指导了危险地图的编制，是区域排序的工具, 以保护为重点的土地使用规划模式.”
Looking to the Future
在学生国际研究经验项目结束时, 学生参与者写了一篇科学摘要，并在UMKC的危地马拉地质灾害海报研讨会上展示了他们的发现. 一些人还将在今年的环境与工程地质学家协会(AEG)和美国地质学会的年会上展示他们的研究.
Dollens是将出席AEG会议的学生之一.
“这个项目激励我在UMKC获得硕士学位，并启动了我的研究技能和职业生涯. 我将永远感激有机会参与这个项目，以及我与团队建立的关系,” said Dollens, 获得2023年夏季本科生研究机会奖.
She was also awarded 因其对危地马拉奎里瓜考古遗址地震证据的研究，获得了美国地质学会颁发的2023年理查德·海伊奖. 这是一个完整的循环时刻，Niemi是34年前第一个获得该奖项的人.
这些今天和未来的合作联系是Niemi对该计划的愿景不可或缺的一部分.
“研究是对未知的探索，”Niemi说. “学生和导师在实地探索地质的共同经验提供了一个独特的环境，强调探究和建立信心. In this rich learning environment, 学生们观察来自不同国家的导师讨论地质学和模拟研究的基本第一步——提出问题.
“我们致力于培养下一代科学家, 使劳动力多样化，促进可转化为解决方案的社会相关研究.”