[ 返回 EurekAlert! 中文 ] 公开发布日期: 2015年04月11日
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科研人员测试将智能手机用于地震预警

将智能手机的数据众包(Crowd-sourcing),有可能为地震区的人们提供宝贵的提前通知

美国加利福尼亚州门洛帕克——一项新报告的研究说,智能手机和其他个人电子设备在其得到广泛使用的地区可以发挥大地震早期预警系统的功能。这项技术可能为世界上的无法负担得起质量更高但是更昂贵的传统地震早期预警系统的地区服务,或者可能为这些系统做出贡献。 领导这项研究的美国地质调查局的科学家于4月10日在美国科学促进会(AAAS)的新期刊《科学进展》(Science Advances)的创刊卷上发表了他们的研究成果,该研究发现智能手机和类似设备的传感器可以用于建造地震预警系统。尽管与科研级别的设备相比,其准确性较低,但智能手机的GPS(全球定位系统)接收机可以探测一场大地震中的断层运动造成的永久性的地面运动(位移)。

使用来自参与项目的用户的智能手机的众包观测数据,可以探测和分析地震,而且定制的地震预警可以回传给用户。美国地质调查局(USGS)的地质学家、该研究的第一作者Sarah Minson说:“众包的警报意味着这个社区将会因为这个社区产生的数据而受益。”Minson在进行这项研究的时候是美国加州理工学院的博士后研究人员。

地震早期预警系统探测一场地震的开始,然后在各自地点的人们感到震动之前迅速把警告传给他们和自动化的系统。尽管世界很大一部分人口容易受到破坏性的地震的伤害,但是地震早期预警(EEW)系统目前仅在全球几个地区运作,包括日本和墨西哥。美国地质调查局(USGS)的地质学家、该项目的领导者Benjamin Brooks说:“世界大多数地区没有收到地震预警,这主要是因为建造必需的科学监测网络的成本。”

科研人员用一场假设的7级地震的模拟,测试了众包的地震早期预警(EEW)的可行性,并且使用了来自2011年日本东北9级大地震的真实数据。这些结果显示,一个给定区域只要有很少比例的人们用他们的智能手机贡献信息,众包的地震早期预警(EEW)就可以实现。例如,如果一个大型城市地区不到5000人的手机做出响应,地震就可以被探测和分析,其速度快到足以在出现强震动之前向远方地区发出警告。“一条电子警报传播的速度比地震震动传播的速度要快,”该报告的作者之一、美国休斯敦大学的教授Craig Glennie解释说。

这组作者发现,智能手机和类似设备的传感器可以用于为大致7级或者更高级别的地震发出地震警告,但是不能为更小但是仍然可能具有破坏性的地震发出警告。综合的地震早期预警(EEW)需要科学仪器组成的一个密集网络。科研级别的地震早期预警(EEW),诸如美国地质调查局目前正在美国西海岸部署的ShakeAlert系统,将能够帮助把广泛的震级范围的地震的影响最小化。然而,在世界的许多地方,没有足够的资源用于建造和维护这种科学性质的网络,但是消费类电子设备正在变得越来越常见,众包的地震早期预警(EEW)具有很大的潜力。

美国地质调查局(USGS)的ShakeAlert地震早期预警系统协调员Douglas Given说:“美国的地震早期预警系统正在用我们的高质量科学地震网络加以建设,但是众包的方法可以增强我们的系统,并且具有真正的潜力,让没有高质量网络的地区获得预警成为可能。”美国国际开发署已经同意资助一个试验项目,与智利国家地震中心合作,测试一个试验性的混合地震预警系统,它由独立的智能手机传感器与沿着智利海岸设置的科研级别的传感器组成。

美国卡内基·梅隆大学硅谷分校的Bob Iannucci说:“使用智能手机群作为一个分布式传感器网络——以及许多不那么精确的仪器所提供的统计信息能够为创建更为精确的测量结果作出贡献——具有广泛的适用性,包括造福没有科学仪器网络的社区的巨大潜力。”

“30年前,要组装起一幅粗糙的、由地震造成的位移的图景需要花数月的时间。这项新技术有望提供几乎是瞬时的、分辨率大得多的图景,”该研究的共同作者之一、加州理工学院的工程地震学教授Thomas Heaton说。

研究的共同作者之一、位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局(NASA)喷气推进实验室的Susan Owen说:“众包的数据精确度较低,但是对于导致地面大变动的更大地震,它们具有足够的信息,用于探测一场地震已经发生,这种信息对于早期预警是必需的。”

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这项研究是美国地质调查局(USGS)、加州理工学院(Caltech)、休斯敦大学、美国宇航局(NASA)喷气推进实验室、卡内基·梅隆大学硅谷分校的科学家合作进行的,而且包括了来自Gordon 与Betty Moore基金会的支持。

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