新研究利用卫星导航系统侦测强震和海啸

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【大纪元2021年05月18日讯】(大纪元记者张妮编译报导)目前的地震海啸监测依赖的是地面监测站,从信息搜集、判断和发出警报的过程从几十分钟到几小时不等。新研究提出,利用现有的全球卫星导航系统(GNSS)监控地震,能在不到一秒的时间内判断震级,大幅增加了安排人员疏散的时间。

GNSS是各种卫星导航系统的统称,人们常用的包括美国的GPS、俄罗斯的GLONASS和欧盟的GALILEO等,其它国家像日本、印度等国也有他们自己开发的卫星导航系统。

这份研究的负责人中央华盛顿大学(Central Washington University)的地球物理学家墨尔本(Timothy Melbourne)介绍说,这套系统利用天上的卫星向地面接收站发送信号,以定位接收站的准确位置。一旦接收站的位置发生地震,接收站的位置将发生变化,通过分析信号立即可以判断震级和地层断裂的类型。

现在广泛使用的地面监控系统非常敏感,震波速度每秒只有几十纳米都能侦测到;而基于卫星系统的侦测技术,只能侦测几釐米以上的位移。

在大震发生的时候,地面系统由于要处理大量的数据,导致判断的复杂程度大幅增加。地震学家一般要等震波传到很远的监测站点后,才能准确地做出判断,这个过程大约需要几十分钟。

这套基于卫星导航信号的地震监测系统是同类中的首例。地面接收站和卫星、以及处理中心之间数据的来回传输,在不到一秒的时间内就完成了,与全球任何地点的接收站沟通速度都一样快速。

因此这套系统可用于侦测7级以上的强震,以及对是否会发生海啸做出预警,为人们安排疏散或及早停用某些基础设施以减小灾难损失,提供了更多的时间。

对于强震来说,地震的能量在地壳内传播一般需要几十秒、甚至几分钟的时间,才看到断层带的运动、地面出现裂缝。墨尔本说,所以这意味着,这套卫星系统能够在断层带撕裂事件之前就侦测到地震的发生。

这样快速的侦测,对于海啸预警来说更为重要。墨尔本说,现在全球对海啸的监控是使用全球地震网络的数据,结合全球海洋观测站、浮标的数据综合判断。前一部分数据判断震级大约需要15分钟,后一部分数据则最长可达1小时才能汇总。GNSS系统在几十秒内即可判断地震的类型,从而推测是否会引发海啸。

现在很多领域比如采矿业和建筑业,都通过设立地面接收站使用GNSS信号的方式进行测绘或监控,所以地面的接收站普及度不成问题。唯一的问题在于,这套系统依赖于开放的数据,而有的机构收费才提供这些数据。墨尔本说:“我的部分工作就是去说服那些很可能发生地震的国家或地区,让他们开放数据(使用我们的系统),以缓解灾难可能造成的冲击。”

这份研究5月11日发表于《美国地震学会通报》(Bulletin of the Seismological Society of America)。◇

责任编辑:朱涵儒

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