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和灾难赛跑,地震预警系统原来是这种操作

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摘要: 8月8日21时19分,四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震。而早在地震发生的71秒前,成都市居民就通过手机收到了预警信息。这是汶川地震后成立的地震预警机构“成都高新减灾研究所”的成果——ICL地震预警技术系统。地震预警留给人们宝贵的自救时间,为了多得几秒钟,全世界科学家们都在竭尽全力。
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Institute of Care-life

▲ICL的全称为Institute of Care-life(关爱生命学院),其中含义不言而喻。


世界上和灾难赛跑的“地震预警系统”

“地震预警”是指地震发生后,抢在地震波传播到设防地区前,向设防地区提前几秒至数十秒发出警报,减少受灾区域的损失和伤亡。和灾难争分夺秒的地震预警,对时效性和准确性要求极高,如何很快、准确地进行地震定位和震级计算仍是一个世界难题。目前除中国外,只有墨西哥、日本、罗马尼亚、土耳其等少数国家和地区拥有地震预警系统。


感应装置

▲感应装置最先探测到纵波(P波,主要是地面上下颠簸),随后探测到横波(S波,主要是地面左右颠簸)。横波能量巨大极具破坏性,探测器要赶在横波到达预警目标前发出预警。


铁轨

▲短短的几十秒甚至几秒足以让人们寻找安全庇护所。更重要的是,行进火车可以及时减速刹车降低脱轨可能性。


墨西哥地震预警系统SAS成立于1991年,也是全球第一个预警系统。墨西哥的震源多距离城市300公里远,这让墨西哥城的居民拥有长达60秒的有效预警时长。2012年3月,地震预警系统让墨西哥城居民成功躲避了一场7.4级地震。不过SAS时常误报,准确度不高。


预警系统


日本的地震预警系统更为精准复杂,自2007起,日本地震预警系统覆盖全国所有居民。2011年9.0级的3•11地震发生时,震源附近最大城市仙台提前15秒收到了地震预警。和日本预警相比,中国ICL系统的响应时间快25%。


地震预警系统


目前,冰岛、瑞士、意大利、希腊、埃及还有美国加州等国家和地区都在研发地震预警系统。美国加州已经开始测试ShakeAlert警报设备,从电梯到固定电话,从公共交通系统到石油管道都全服武装。不过,这一系统有可能完全停摆——因为特朗普政府今年并不打算继续拨款。毕竟想要按计划在2018年完全建成ShakeAlert系统,需要383万美元,每年维护费用也要165万美元。


美国西海岸

▲美国西海岸是地震高发区域。


为了多得几秒钟,科学家要动用你的智能手机

如今,地震预警系统的探测器多安装在地面。由于离震源比较远,预警速度也比较慢。为了攻克这一难题,科学家们绞尽脑汁纷纷出招,提出了各种新设想。


地震预警系统


日前,美国哥伦比亚大学研究人员设计了一款“水下预警装置”。它可以为生活在受水下地震和海啸影响的地区附近的人们更快地提供预警,进而减少损失和伤亡。根据哥伦比亚大学的实验数据,水下传感器可以比地面监测网络更精确地定位水下地震。这一水下探测器预计明年正式上线。


地震预警系统


比起耗资研发、生产和安装探测器,科学家还瞄上了一种遍布全球的免费监测仪器——智能手机。2016年2月,美国加利福尼亚大学伯克利分校推出了Myshake应用程序。它可以在后台运行手机的运动传感器来分析其摇晃情况。如果运动符合地震的振动特征,应用程序会将该信息连同手机的GPS坐标一起传送给应用程序创造者。


手机震动数据


▲把手机平放在水平平面上,应用会自动将手机震动数据上传达到监测中心。


地震预测这一未解难题,能靠AI么?

和地震预警不同,地震预测是指在地震发生之前,预知地震发生的地点和时间,从而快速将人员提前撤离地震区,将伤害和损失降到最低。直到今日,世界各地的专家们通过前震、电磁干扰、地下水化学变化,甚至动物的反常行为尝试预测地震,但都没有成功。不过,洛斯阿拉莫斯国家实验室的地球物理学家保罗•约翰逊(Paul Johnson)还没有放弃,并瞄上了新出路:人工智能(AI)。


AI


早在上世纪八九十年代,科学家已经尝试利用机器运算预测地震但并未成功。但是技术的快速发展,包括改进后的机器运算和超级计算机,以及存储和处理大量数据的能力,都让约翰逊的团队在人工智能方面取得了突破。他们在实验室制造人工地震,让机器收集大量原始数据,从中提炼地震即将发生时可靠的信号模式。而在以往的研究中心,科学家只依靠地震震级、位置和时间,而忽略了大部分信息。


据悉,约翰逊的研究小组已经有了一些重要发现。比如,“吱吱声和摩擦声”随着模拟构造板的时间推移不断发生。举个例子,如果模拟地震将在20秒内产生撞击,研究人员可以通过分析声学信号,准确地迅速预测。不过,人工模拟和大自然地震仍有差距,现在断言可以“预测”还为时尚早。


iWeekly+

地震来临的自救常识

同样大小的地震,由于震源深度不一样,对地面造成的破坏程度也不一样。震源越浅,破坏越大,但波及范围也越小,反之亦然。


地震


地震可按照震源深度分为浅源地震、中源地震和深源地震。震源深度在60公里范围内的地震,叫做浅源地震。其中,震源深度在30公里以内的占多数,是地震灾害的主要制造者。浅源地震的发震频率高,占地震总数的72.5%,所释放的地震能占总释放能量的85%。


地震


以我国的几次重大地震为例,“4.20”雅安地震震源深度13公里,“5.21”汶川大地震同样是浅源地震,震源深度为14千米,1976年的唐山地震的震源深度则为12公里。此次的九寨沟地震震源深度为20公里。


遇到地震该如何自救?

图集
1.别紧张,保持冷静。
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