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新的重力地震检测方法可能会花更多的时间进行早期预警秀兰玛雅

秀兰玛雅
2022年10月29日

新的重力地震检测方法可能会花更多的时间进行早期预警

来自日本的科学家，全球地震活跃度最高的地区之一，声称基于重力的新型地震检测方法可以提供比传统方法更早的预警。

等高线图描绘了地震发生前的重力梯度变化。图片来源：Kimura Masaya等高线图描绘了地震发生前的重力梯度变化。图片来源：Kimura Masaya。

2011年，日本东部地区发生了9级地震，沿着俯冲带发生了两次地球构造板块碰撞。这次震动是一对二冲击，在此过程中发生了巨大的海啸，导致了福岛第一核电站的崩溃。强烈地震的影响是毁灭性的，超过120,000座建筑留在瓦砾中，造成2350亿美元的损失。

日本勇敢而令人钦佩地处理了猛攻。由于其先进的传感器网络，东京居民在城市被强烈震动击中之前，通过手机上的短信提醒给予了一分钟警告。这些传感器还记录了大量数据，这些数据仍然让研究人员忙于可能导致改进地震检测的工作。

在东北地震发生8年后，东京大学地震研究所的一组研究人员利用这些数据来证明基于重力计的新检测方法理论上可以比地震计更早地检测地震。

重力仪是用于测量地球重力场变化的敏感设备。它们通常被工业用于探索宝贵的自然资源的地下沉积物，以及研究地球形状及其引力场的大地测量学家。

当地震发生在沿构造板块边缘的一个点上时，它产生的地震波以每秒8公里的速度向外辐射。这些波通过地球传递能量，从而改变它们通过的地下材料的密度。密度较大的材料比不太密集的材料具有稍大的引力吸引力，并且由于重力波以光速传播，因此可以在地震波到达之前测量密度的这些变化。

日本研究人员将重力测量和地震数据结合起来，并将其输入复杂的信号分析模型。结果得分为7-sigma准确度，这意味着只有百万分之一的机会它们是不正确的。

“这是第一次有人用这种方法显示出明确的地震信号。其他人已经调查了这个想法，但没有找到可靠的信号，“ERI研究生Masaya Kimura在一份声明中说。“我们的方法是独一无二的，因为我们研究了2011年地震期间更广泛的传感器。我们使用特殊的处理方法从噪声数据中隔离出安静的重力信号。“

目前，研究人员正在开发一种称为扭杆天线的新型重力仪，旨在成为第一台专门用于通过重力探测地震的仪器。理论上，这种装置的网络可以在第一次地震波从100公里外的震中到达之前10秒警告人们。这些宝贵的额外秒数可能意味着在许多情况下生与死的区别。

“SGs和地震计并不理想，因为它们内部的传感器与仪器一起移动，这几乎可以消除地震带来的细微信号，”ERI副教授Nobuki Kame解释道。“这被称为爱因斯坦的电梯，或等效原则。但是，TOBA将克服这个问题。它可以感知重力梯度的变化，尽管运动。它最初设计用于探测来自大爆炸的引力波，如太空中的地震，但我们的目的更为实际。“

研究结果发表在“ 地球，行星和空间 ”杂志上。