地震变形重力-新的算法可以实现早期预警系统

时间:2020-03-04 18:50 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

地震变形重力-新的算法可以实现早期预警系统

闪电本;一,二,三;和雷霆。几个世纪以来,人们一直在估算雷暴与闪电之间的距离。两个信号之间的时间差越大,观测者离闪电的位置就越远。这是因为闪电以光速传播,几乎没有时间延迟,而雷声的传播速度要慢得多,约为每秒340米。

地震还会发出以光速传播的信号(每秒30万公里),在相对较慢的地震波(每秒约8公里)之前很久就能被记录下来。然而,以光速传播的信号不是闪电,而是由于地球内部质量的变化而引起的重力的突然变化。直到最近,这些所谓的peg信号(peg =瞬时弹性重力信号)才被地震测量所探测到。有了这些信号的帮助,就有可能在破坏性地震或海啸到来之前很早就探测到地震。

然而,这种现象的引力效应非常小。它的总量还不到地球引力的十亿分之一。因此,peg信号只能记录最强烈的地震。此外,它们的产生过程是复杂的:它们不仅直接在震源处产生,而且随着地震波在地球内部的传播而不断产生。

到目前为止,还没有一种直接、准确的方法能够在计算机上可靠地模拟peg信号的产生。目前由GFZ研究人员在王荣江附近提出的算法,可以在不费很大力气的情况下,实现对peg信号的高精度计算。研究人员还发现,这些信号可以让人们对特大地震的强度、持续时间和机制得出结论。这项研究发表在《地球与行星科学快报》杂志上。

地震使地球内部的岩石板块突然移动,从而改变了地球的质量分布。在强地震中,这种位移可以达到几米。由于可以在局部测量的重力取决于测量点附近的质量分布,所以每次地震都会立即引起重力的微小变化。这项新研究的科学协调员王荣江说。

然而,每一次地震也会在地球内部产生波,而波又会改变岩石的密度,从而在短时间内改变地球的引力。地球的引力在一定程度上与地震同步振荡。此外,这种摆动的重力对岩石产生短期的力的影响,从而触发次级地震波。甚至在主地震波到达之前,就可以观察到这些由重力触发的次级地震波。

我们面临的问题是如何整合这些多重的相互作用,以便对信号的强度做出更准确的估计和预测。GFZ地震与火山物理部门的负责人托尔斯滕·达姆说。王荣江有一个巧妙的想法,他把我们之前开发的一种算法应用到挂钩问题上。和成功.”

我们在2011年首次将我们的新算法应用于日本东北部的地震,这也是福岛海啸的起因。GFZ的程序开发人员和数据分析师塞巴斯蒂安·海曼(Sebastian Heimann)说。在那里,钉住信号强度的测量结果已经出来了。一致性是完美的。这使我们对其它地震的预测有了确定性,并使这些信号具有了新的应用潜力。

研究人员说,将来,通过评估距震中数百公里的海上地震的重力变化,这种方法可以用来确定,即使是在地震本身,是否涉及可能引发海啸的强烈地震。“然而,还有很长的路要走,”榕江王说。“目前的测量仪器还不够灵敏,环境引起的干扰信号也太大,无法直接将这些信号整合到一个正常运作的海啸预警系统中。”

瞬态弹性重力信号及其在现代地震研究中的应用张申建、王荣江、托尔斯滕·达姆、周世勇和塞巴斯蒂安·海曼,2020年2月19日,《地球与行星科学快报》。

DOI: 10.1016 / j.epsl.2020.116150

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