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新研究利用卫星导航系统侦测强震和海啸

目前的地震和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。

新研究利用卫星导航系统侦测强震和海啸利用卫星导航系统对地震和海啸进行监测示意图。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。新研究利用卫星导航系统侦测强震和海啸在大震发生的时候,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。新研究利用卫星导航系统侦测强震和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)。

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