廉價的地震預警系統(tǒng)

廉價的地震預警系統(tǒng)

雖然預測地震依然是個夢想，但是科學家已經研發(fā)出早期預警系統(tǒng)，能夠為人們爭取到寶貴的時間用于逃離建筑物或尋找掩體。這種系統(tǒng)已經在日本和墨西哥獲得應用。美國地質勘探局（USGS）測試的一種預警系統(tǒng)曾在加州的納帕河谷地震中提前5到10秒發(fā)出了預警。如果類似幾年前的尼泊爾7.8級地震有這種預警，很可能拯救幾百人的生命。

地震預警系統(tǒng)的價格不菲，對尼泊爾、南亞、加勒比以及中美洲等地震高發(fā)地區(qū)的國家而言是難以承受的。但是，研究人員通過眾包的方式，利用成本較低的傳感器和手機電子技術研制價格更低的地震預警系統(tǒng)。

當前預警系統(tǒng)所利用的網絡需要成千上萬價格昂貴、極其靈敏的地震傳感器來探測地震波，同時還要采用GPS傳感器探測地質斷層運動引起的地面持續(xù)運動，這是地震的根源。

Zizmos公司位于加利福尼亞州帕洛阿爾托市，公司創(chuàng)始人巴特爾加齊?伊爾迪里姆（Battalgazi Yildirim）認為，通過廉價的傳感器方案能獲得與專業(yè)地震預警系統(tǒng)相當，甚至更好的地震數(shù)據(jù)。他的系統(tǒng)使用手機上現(xiàn)成的微型機電加速計管理數(shù)據(jù)收集和通信。“在USGS使用的傳感器方案中，每個傳感器的成本約3萬美元，”他說，“而我們的傳感器每個成本僅為100美元。”

伊爾迪里姆打算主要依靠大眾的幫助，因此預警網絡幾乎沒有安裝和維護成本。伊爾迪里姆只需要志愿者提供的一小片墻體空間和一個電源插座，就能為一副撲克牌大小的傳感器組件提供支持。

公司獲得美國國家科學基金會的15萬美元科研補助,，進行了系統(tǒng)試運行，涉及了分布于加州的268處傳感器。一旦傳感器探測到震動，將把震動的時間和級數(shù)發(fā)送到云端服務器；運算系統(tǒng)將檢測鄰近傳感器的報告，確定此次震動是來自當?shù)兀ㄈ缈ㄜ囈鸬恼饎樱┻€是真正的地震。如若是后者，系統(tǒng)將推算地震的震中、地震發(fā)生的最初時間以及估測震級。如果預計震級高于4.0級，系統(tǒng)將發(fā)出預警。

USGS的地理學家本杰明?布魯克斯（Benjamin Brooks）則思考另一種眾包方式。他說，為什么不利用人們手機中的GPS傳感器和導航系統(tǒng)呢？在發(fā)展中國家，裝有GPS的手機非常普遍，這種眾包系統(tǒng)在提供早期預警方面幾乎沒有任何成本。“像尼泊爾這樣的國家，地震頻發(fā)、資源匱乏，眾包能夠發(fā)揮最有效的作用。”布魯克斯說。

在《科學?進展》期刊曾經刊登的研究文章中提到，布魯克斯和他的同事測試了消費級GPS在監(jiān)測地震方面的能力。他們使用谷歌Nexus智能手機和商用GPS模塊，在10厘米到2米的位移范圍內進行移位比較。兩款GPS傳感器都能感受輕微的運動。

接下來，研究人員還使用加州北部7級地震的模擬數(shù)據(jù)以及2011年日本東北部9級大地震的實際數(shù)據(jù)進行了測試。基于普查數(shù)據(jù)，他們模擬了震中附近智能手機的反應，若一部手機及其最近的4部手機出現(xiàn)高于5厘米的位移，則認為該手機受到觸發(fā)。若觸發(fā)了超過100部手機，系統(tǒng)就將發(fā)布地震預警。

在實驗中，不到5000部智能手機在5秒內就探測到了模擬的加州地震，為舊金山和圣何塞提供了充分的預警時間。對日本地震而言，由于震中不在陸地，因此測試系統(tǒng)的探測時間超過了80秒，這個預警時間對于近海城鎮(zhèn)來說太遲，但為東京等城市提供預警已足夠。布魯克斯說：“雖然在多山地區(qū)提供手機服務存在挑戰(zhàn)，但我們認為這些困難最終都能被克服。”

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