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重力信号,实现高速预测地震

文/陈根

地震是地壳快速释放能量过程中造成的振动,期间会产生地震波的一种自然现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边沿及板块内部产生错动和破裂,是引起地震的主要原因。

地震的影响力涵盖岩石圈及水圈——当地震发生时,可能会连带引发地表断裂、大地震动、土壤液化、山崩、余震、海啸、甚至是火山活动,并影响人类的生存及活动。

科学家通常利用地震仪等设备,通过监测地面振动或地震波来探测地震。其中,地震波是指以地震为能量来源的波动。当地震发生时,人们通常会因为地震波的传播而感觉到地面“摇晃”。

但地震仪提供的预警量取决于地震与其之间的距离,以及传播速度低于每秒6公里的地震波的速度。但超过7级以上,地震波就会使地震仪饱和,这使得最具破坏性的地震。现在,科学家找到了一种更加快速获得准确数据的方法,即使用计算机算法来识别从断层中以光速发射的引力波的尾迹。

具体来看,最近,参与寻找引力波(由大质量物体运动在时空中产生的涟漪)的研究人员意识到,这些以光速传播的重力信号也可以用来监测地震。

佛罗里达大学致力于激光干涉仪引力波天文台研究的物理学家Bernard Whiting表示,“这个想法是,一旦质量移动到任何地方,引力场就会发生变化,而且所有东西都能感觉到它。令人惊讶的是,即使在地震仪中也会出现这种信号。”果然,在2016年,Whiting和同事报告说,常规地震仪可以探测到这些重力信号。

地震导致质量的巨大变化;这些位移会产生引力效应,使现有的引力场和地震仪下的地面变形。通过测量两者之间的差异,科学家得出结论,他们可以创建一种新的地震预警系统。重力信号在第一次地震波到达之前就会出现在地震仪上,这部分信号通常被忽略。

现在,蔚蓝海岸大学的博士后Andrea Licciardi和同事建立了一种机器学习算法来进行模式识别。他们对模型进行了数十万次模拟地震的训练,然后在日本东北地区的真实数据集上进行测试。研究人员在《自然》报道称,该模型在大约50秒内准确预测了地震的震级——比其他最先进的早期预警系统更快。

重力信号太弱,无法用现有技术探测8.3级以下的地震,该系统不太可能在地震仪覆盖的地震区提供更多的预警。但研究人员认为,它可以提供更可靠的大地震规模估计,这对预测海啸尤其重要。而新技术的应用,或将在未来为我们提供更多帮助,也避免更多伤害。

       原文标题 : 陈根:重力信号,实现高速预测地震

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