以下文章经The Conversation许可转载，The Conversation 是一家报道最新研究的在线出版物。
海啸是世界上最可怕的自然事件之一。由大量水体 displacement 引起的系列波浪可能由多种事件引起，包括地震、水下爆炸、山体滑坡甚至陨石撞击。
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在海岸线上，由此产生的海浪从不易察觉演变为具有破坏性，在袭击陆地之前达到数十米的高度。2004年12月26日，印度洋发生海啸——由水下地震引发，震级为 9.1-9.3 级——高度达到 30 米。海水摧毁了印度尼西亚、斯里兰卡、马尔代夫、泰国和其他地方的部分地区，其影响远至南非。超过 23 万人丧生，至今仍有许多人失踪。
海啸一旦被触发，最快几分钟内，最慢几小时内就会袭击海岸。目前，早期预警系统依赖于测量达特浮标的运动——达特浮标记录海平面变化——或评估传播海啸的底部压力。问题是这些系统需要海啸实际到达测量位置。浮标可以安装在深海中——但这需要数量不切实际的浮标。第二种选择是将浮标安装在海岸线沿线，但由于海啸速度很快，这将不会为陆地上的人们留下预警时间。
这是一个浮标，它报告说在阿拉斯加南部发生的 8.2 级强烈地震后不久，水位上升了 32 英尺。 #海啸警报 阿拉斯加和加拿大西海岸 pic.twitter.com/TJgipkZ3qk
— Bill Karins (@BillKarins) 2018年1月23日
相反，我们开发了第三种选择来增加海啸预警时间——通过使用声波。从地震辐射出的声波比已被触发的海啸传播得更快。而且传播距离更远——数千公里——也携带有关地震本身以及即将到来的海啸波的信息。
工作原理
使用标准水听器（水下麦克风），我们可以在海啸到达之前很久就记录到这些声波，而无需考虑海啸将传播的方向。声音信号来自压力的变化，因此我们实际分析的是一系列关于压力如何随时间变化的数据。
虽然浮标也检测压力变化，但海啸锋面必须实际到达浮标，我们才能知道水面高度有所升高。然而，通过使用水听器，您只需要捕捉声音信号即可。这些信号呈放射状传播，因此海啸锋面是朝水听器位置前进还是远离它都无关紧要，声波都会被记录下来。
虽然使用声波预测海啸的想法之前就有人提出，但我们想法的关键是一种新的数学方法，可以用于近实时分析这些记录的声音信号。它基于以下假设：引起地震的水下断层是细长的——宽度远小于长度，这在许多已知的喷发中都是如此。通过假设这一点，我们就可以开始弄清楚声音在移动过程中是如何演变的。
一旦我们弄清楚这一点，我们就可以返回并使用压力信号来检索断层的主要属性，例如其位置、长度、宽度、时间、持续时间、速度、海拔和方向。使用这些，我们不仅可以预警海啸，还可以在海啸到达海岸线之前更准确地估计其大小。
有了这些数据，我们可以评估海啸将对海岸线产生的影响，并在记录到初始信号后的几分钟内提供快速的威胁评估。
当我们努力调整我们的方法使其能够自动运行时，我们预计世界各国政府将采纳这个想法，并用它为沿海社区创建一个新的、更快的早期预警系统。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。