6月15日,加拿大为其首个地震预警系统奠基。海底传感器将监测不列颠哥伦比亚省海岸外的 卡斯卡迪亚俯冲带,以便在“大地震”来临时提供关键的预警时间。将传感器如此靠近断层应该使加拿大系统比美国更发达的姊妹项目更具优势。
为了生成地震预警,科学家们依赖于地震仪和加速度计网络来探测震动的首波,即非破坏性的纵波(P波)。这些波的传播速度比破坏性的横波(S波)更快,因此会提前几秒到几分钟到达城市。探测器离震源越近,就能提供越多的预警时间。这些时间可以用来停止高速列车、关闭核反应堆,并告知民众做好震动准备。但是对于近海断层来说,靠近震动源意味着 将传感器放置在水下,这非常昂贵。
日本率先开发了地震预警系统。该国自 1960 年代起就拥有了用于停止子弹头列车的系统,并自 2007 年起发布公共预警。在 2011 年 3 月发生的 9 级东日本大地震期间,离震中最近的主要城市仙台市的居民收到了 15 秒的预警;东京收到了超过一分钟的预警。日本于 2011 年 8 月在其地震预警系统中添加了来自海底地震仪阵列的数据,该项目的第二阶段于 3 月完成,使海上探测器的数量增加了一倍多,达到 50 个。现在,该国正在开发一个名为 S-net 的雄心勃勃的 150 个站点的网络。通过 5,700 公里的电缆连接,它可以为大型近海地震提供最多额外 30 秒的预警时间。
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尽管北美西海岸的卡斯卡迪亚俯冲带预计有一天会产生类似于东日本大地震的灾难性“巨型逆冲区”地震,但美国和加拿大在地震预警方面远远落后于日本。
到 6 月底,位于维多利亚的非营利研究机构加拿大海洋网络 (ONC) 计划在其 NEPTUNE 海底观测站上安装三个加速度计,该观测站由 840 多公里的海底电缆组成,环绕卡斯卡迪亚断层(参见 “地震监测”)。“我接受这份工作时问,‘为什么我们不做地震预警?’” ONC 总裁凯特·莫兰说,她于 2011 年加入该组织担任 NEPTUNE 主任。
该网络已经有一些地震仪,但这些地震仪以数据包的形式而不是瞬时地发送数据,并且信息受到海军的审查。因此,莫兰说,它们不适合用于预警系统。新的加速度计具有更简单的数据流,旨在规避这些问题,这得益于不列颠哥伦比亚省政府在 2 月份提供的 500 万加元(390 万美元)拨款。
该团队还希望在 300 米深的钻孔中安装一个倾斜仪,以探测断层处构造板块缓慢且几乎难以察觉的运动。在日本 2011 年地震之前,曾发生过此类慢滑事件群,探测到这些事件可能有助于地震学家跟踪断层上正在积聚的应变。
莫兰预计,在 5 年内,ONC 将拥有 40 个陆上和海上加速度计,以发布公共预警。这些仪器将专门用于探测由俯冲带震动引起的地震。要发现来自其他断层的地震(这些地震规模较小,但可能更靠近城市),则需要密度更高的加速度计网络。
在美国西海岸,陆上加速度计网络已经可以向特定用户群体(例如北加州的湾区快速交通系统)发出地震早期震动的警报。那个名为 ShakeAlert 的原型计划希望很快将其信息传递给更广泛的受众。“我认为我们现在真的终于开始推出公共系统了,在多年努力争取资金之后,”ShakeAlert 负责人、加州大学伯克利分校的地震学家 Richard Allen 说,他预计将在五年内发布公共警报。Allen 说,ShakeAlert 在 2014 年 12 月获得了第一笔国会拨款,现在已经拥有全面系统所需资金的一半左右。为了可靠地探测来自多条断层线的地震,Allen 估计该网络仅在加利福尼亚州就需要大约 1,100 个探测器,而目前只有大约 500 个。
美国国家科学基金会支持俄勒冈州海岸附近的一些有线海底地震仪,作为其海洋观测计划的一部分。但 ONC 的海洋地球科学家 Martin Heesemann 说,这些传感器与目前的加拿大传感器存在相同的问题。他补充说,该组织的新加速度计将是北美巨型逆冲区断层上唯一专门为预警而不是研究而设计的仪器。
莫兰笑着说,加拿大的海上系统“肯定会比”美国系统“更好”。“比美国更好感觉真不错。”
本文经许可转载,并于 2016 年 6 月 22 日首次发布。