地震是我们每个人都可能经历的最可怕灾难之一,然而大自然的咆哮总是不期而至,让人们在无助中颤栗,几乎没有任何反应的时间。到今天为止,得益于地震横波和纵波的不同步,我们最多能提前几十秒得到地震已经发生的预警,虽然已可减轻部分灾难和伤害,但如果能提前更多的时间,真正预测地震的发生该有多好啊!
这个愿望可能已有希望了,最近美国加州一家系统工程服务公司Stellar Solutions和谷歌加速科学(GAS)团队合作,进行了一个人道主义项目地震探测器(QuakeFinder)的研究,通过分析加州多次重大地震发生前的局部磁场情况,发现在地震发生前3天,就有可能出现微弱的地磁变化,从而让真正预测地震成为可能,这项研究已发表在9月1日的《地球物理研究杂志:固体地球》上。
地震发生前地球磁场可能发生变化,一直是科学家们关注的焦点,理论上地壳压力的巨大积累可能会改变岩层的性质,影响其导电性,地层中积聚的被困气体也会产生电流影响地磁活动,然而由于缺乏确定性的证据,一直无法将其作为信号在某种预测工具中应用,主要原因有两点:
一是这种信号太弱,很容易和背景噪声混合,无法区别,比如附近交通工具的噪声,或者太阳活动的微小变化,都可能被误认为是地质干扰的信号。
二是要从这种噪声中解析出可靠的信号,需要在固定位置配置精确测量的设备,并且需要记录足够多的统计样本。
研究人员2005年在加州重大断层沿线埋下了125个三分量磁力计,获得了330000个站点日的磁力数据。
这期间当地一共发生了19次等于或大于里氏4.5级的地震,研究人员将数据分为两组,一组用机器学习剔除与地震无关的其它信号,筛选出潜在的微弱地震地磁变化,另一组则用来进行测试。
结果表明,在这些地震发生前72小时到24小时,确实发现了具有统计学意义的微弱信号,虽然不是在每次地震前都出现,但确实为进一步地改进和研究打下了基础。
科学家们认为,最大的挑战在于将可能的信号和背景噪声区分开来,未来他们将改进模型,找到更多办法来消除噪声,从而识别出更清晰的信号,比如可以使用远程站点的数据来进一步消除太阳活动的影响。
说了几十年地震发生前地球磁场会发生变化,却始终没有人发现这些变化是什么,究竟有多大,加州科学家们的研究可能已经打开了一扇门。随着样本规模的扩大和分析模型的加强,或许在不远的将来,人类就可以打造出类似于现在地震预警系统的网络,真正提前几天来预测地震,这样地震对我们的危害就可以大大降低了,至少可以挽救无数人的生命。
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