用光速传播的引力波为大地震预警

现在，科学家找到了一种方法，可以更快地给出大地震预警，方法是使用计算机算法识别从断层发出的、以光速传播的引力波。

“这是一种全新的[识别]大地震的方法，”加州大学伯克利分校的地​​震学家理查德·艾伦评论道。他没有参与这项研究。 “如果实施算法，我们可以更快地发布警报。”

科学家通常通过使用称为地震仪的设备监测地面振动。它们可以提供的预警量取决于地震和地震仪之间的距离以及地震波的速度，地震波的传播速度低于每秒6公里。日本、墨西哥和加利福尼亚的网络可提供提前几秒钟甚至几分钟的预警，这种方法适用于相对较小的地震。但超过7级时，地震波会使地震仪饱和。这使得最具破坏性的地震，如日本的东北地震，最难被识别。

最近，参与寻找引力波(由大质量物体运动产生的时空涟漪)的研究人员意识到，这些以光速传播的引力信号也可能用于监测地震。 “这个想法是，只要质量移动，引力场就会变化，并且……原则上可以感觉到。”佛罗里达大学的物理学家伯纳德·怀廷说，他在激光干涉仪引力波天文台工作。 “令人惊奇的是，即使在地震仪中也会出现引力波信号。”

在 2016 年，怀廷和他的同事报告说，常规地震仪可以检测到这些重力信号。地震导致质量发生巨大变化；这些变化会产生引力效应，使现有的引力场和地震仪下方的地面发生变形。通过测量这两者之间的差异，科学家们得出结论，他们可以创建一种新的地震预警系统。在第一次地震波到达之前，重力信号会出现在地震仪上，这是传统上被忽略的地震图的一部分。通过将来自数十个地震仪的信号相互叠加，科学家们可以识别模式来解释大型地质获得事件的能级和位置。

现在，蔚蓝海岸大学的博士后 Andrea Licciardi 和他的同事已经建立了一种机器学习算法来识别模式。他们在数十万次模拟地震上训练了模型，然后在日本东北的真实数据集上测试了模型。研究人员在《自然》上报告说，该模型在大约 50 秒内准确预测了地震的震级——比其他最先进的预警系统更快。

“这不仅仅是一个灵感——他们已经证明这是可以做到的。”怀廷说，“我们展示的是理论证明。他们展示的是实践证明。”

重力信号太弱，无法用当前技术检测小于 8.3 级的地震，而且该系统不太可能在地震仪已经覆盖的地震区提供更多额外的预警。但它可以提供更可靠的大震级地震规模估计，这对于预测海啸来说至关重要，因为海啸通常需要额外的 10 或 15 分钟才能到达，艾伦说。使用这种技术，日本的地震学家可以准确地确定东北地区的震级，并在“地震开始后 1 或 2 分钟”发出适当的警报，“在 2011 年，这需要几个小时。前沿技术真的很棒。”

但该技术尚未投入使用：它还没有实时处理数据。将在日本部署——但仅适用于可能产生“大地震”的特定断层带。该算法需要单独训练以针对不同地区使用，研究人员目前正在秘鲁和智利的地震网络中训练模型。尽管如此，“我们有了第一代算法......这是一个巨大的进步，”艾伦说，“现在让我们去看看它是否真的有效。”

https://www.science.org/content/article/gravity-signals-could-detect-earthquakes-speed-light