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重力信号可以迅速捕捉地面微弱的重力变化

来源:上海自动化仪表有限公司作者:发表时间:2017-12-29

一名男子站在他房子的废墟中,这是2011年袭击日本的9.1级日本大地震摧毁的。

一项研究表明,通过地面以光速进行的重力信号可以帮助地震学家在地震发生后不久就能更好地处理大规模毁灭性的地震。地球重力场的微小变化,在地动时产生,在地震波之前就到达地震监测站。

“我们能处理这些信号的好办法就是快速了解地震的震级,”巴黎地球物理研究所的地震学家Martin Vallee说。

Vallee和他的同事在121日的《科学》杂志上报道说,中国和韩国的地震检波器在2011年日本发生的9.1级地震之后,立即接收到了重力信号。这些信号在地震记录设备上显示为微小的加速度,超过一分钟前地震波出现。

“我们可以在地震波到达之前观察,”瓦莱说。“如果我们什么也看不见,我们就会说这次地震可能很大,但并不大。”如果我们看到这些信号,就意味着我们真的发生了一场大地震。

如果地震学家一直在监测重力的变化,他们可能会更早地意识到东北地震的规模。美国地质调查局(USGS)用了40分钟的时间才更新了最初的7.9级到8.8级的估计,更接近于地震的真实大小,而日本气象厅(Japan Meteorological Agency)也需要3个小时来做同样的事情。地震震级的微小增加意味着地震释放的能量的巨大变化——以及预期的破坏。这些信息对于应急响应人员在决定部署什么资源时至关重要。

美国地质调查局的地震学家苏珊·霍夫(Susan Hough):“如果引力波能在一定时间内击败已知大地震所需要的时间,这将是一个重大的贡献。”

美国地质调查局的地震学家加文·海耶斯说,在大地震发生后的关键几分钟内,重力信号可以被认为是可靠的工具。“我不认为它会改变游戏规则,”他说。

第一波

最近,一群欧洲和美国的研究人员开始探索小地震的振动如何影响诸如欧洲处女座和美国激光干涉引力波天文台(LIGO)等重力波探测器。许多科学家也在研究地震早期预警系统,他们开始考虑地震是否造成了重力扰动,以及这些扰动是如何被探测到的。

我们上海自动化仪表四厂面临的挑战是如何从地震波中获取重力的震动,这比地震波要弱得多。在2016年,科学家们发表了一项概念验证研究,证明日本地下的神冈天文台的重力测量仪探测到了来自2011年地震的信号,地震发生在500公里外。但也有人质疑这些信号的强度和可靠性。

在最近的一篇论文中,Vallee和他的同事报告了在东北地震后,更多的重力信号的观测。这一信号最明显的是在距离震中10002000公里的监测站。在这段距离内,快速发光的信号有足够的时间到达,并在地震波淹没它们之前被清晰地记录下来。

建模表明,该方法应该用于测量8.5级或更大的地震,其大小足以产生可检测的重力信号。该研究小组目前正在寻找其他大地震后可能出现的信号,包括2004年苏门答腊岛的9.1级地震和2010年智利的8.8级地震。

帕萨迪纳市加州理工学院的地震学家让-保罗·安杰罗说,额外几分钟的警告可以拯救生命,特别是在沿海地区,人们可以在海啸到来之前撤离。“挂在低处的水果。”


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