<p>地震最具挑戰(zhàn)性的可能是地震可能發(fā)生的地點(diǎn)和時(shí)間的巨大不確定性，這使得采取可能挽救生命的行動(dòng)具有挑戰(zhàn)性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>地震會(huì)引起質(zhì)量的重新分布，這會(huì)產(chǎn)生地球引力場(chǎng)的可觀察變化，可以使用專門(mén)的儀器進(jìn)行測(cè)量。高精度重力測(cè)量可以提供一種有用的工具，通過(guò)識(shí)別哪些斷層處于壓力下，最有可能處于活動(dòng)狀態(tài)，幫助管理風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)監(jiān)測(cè)斷層運(yùn)動(dòng)的進(jìn)展，可以對(duì)下次地震發(fā)生時(shí)哪些地區(qū)最有可能受到影響進(jìn)行中期預(yù)測(cè)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>也許更令人印象深刻的是，可以檢測(cè)到由第一次地震波之前到達(dá)的地面質(zhì)量的移動(dòng)所引起的瞬時(shí)重力信號(hào)。這種方法通過(guò)克服地震波傳播速度的限制，有可能發(fā)出早期警報(bào)。目前的地震預(yù)警系統(tǒng)是基于加速計(jì)和地震儀網(wǎng)絡(luò)，它們?cè)谄茐男愿鼜?qiáng)的剪切波到達(dá)之前檢測(cè)到早期到達(dá)的&ldquo;P&rdquo;地震波，但在地面運(yùn)動(dòng)開(kāi)始之前無(wú)法作出反應(yīng)，這大大限制了預(yù)警的先進(jìn)性。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然重力信號(hào)觸發(fā)的警報(bào)可能只會(huì)多出幾秒鐘，但這樣的警報(bào)可以為公眾提供額外的時(shí)間來(lái)采取預(yù)防措施，例如確保消防站的門(mén)在被禁用之前被打開(kāi)。它還可以允許關(guān)閉公共交通，以避免脫軌，以及電力、天然氣和其他可能受損或帶來(lái)火災(zāi)等次要風(fēng)險(xiǎn)的網(wǎng)絡(luò)，從而挽救生命。</p> <p>&nbsp;</p> <p>由重力信號(hào)觸發(fā)的警報(bào)可能只會(huì)多出幾秒鐘，但這樣的警報(bào)可以提供額外的時(shí)間讓公眾采取預(yù)防措施。</p> <p>&nbsp;</p> <p>土木工程系Daniel Boddice博士</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些應(yīng)用產(chǎn)生的信號(hào)可能只引起重力加速度的微小變化，從幾個(gè)微Gal到只有一個(gè)微Gal的零頭(1 Gal = 1厘米每秒平方;地球上的平均重力場(chǎng)約為983,000,000微gal)。對(duì)重力進(jìn)行足夠精確、長(zhǎng)期穩(wěn)定和數(shù)據(jù)采樣率的測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)這些信號(hào)當(dāng)然是具有挑戰(zhàn)性的。早期預(yù)警系統(tǒng)對(duì)瞬態(tài)重力信號(hào)等小信號(hào)的檢測(cè)在很大程度上受到影響傳感器讀數(shù)的背景地震噪聲的限制。由于傳感器上的機(jī)械磨損和漂移，以及傳感器上的不同制造公差(例如，基于彈簧的重力儀技術(shù)中，由于證明質(zhì)量的變化或彈簧剛度和頻率響應(yīng)的差異)，獲得長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定且不同傳感器之間一致的測(cè)量結(jié)果也很困難。</p> <p>&nbsp;</p> <p>傳感器和定時(shí)的量子技術(shù)中心伯明翰大學(xué)（University of Birmingham）正在開(kāi)發(fā)傳感器，利用冷原子的量子行為來(lái)精確測(cè)量重力，從而應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。除了冷原子傳感器對(duì)引力場(chǎng)中的微小變化極為敏感外，原子的相同性質(zhì)使其成為理想的測(cè)試質(zhì)量，在下落時(shí)能給出一致的結(jié)果。這使得測(cè)量可以隨著時(shí)間的推移而重復(fù)，允許延時(shí)測(cè)量來(lái)測(cè)量環(huán)境隨時(shí)間的變化，例如用于故障監(jiān)測(cè)，以及使不同儀器之間的測(cè)量具有可比性，從而允許部署傳感器監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>此外，通過(guò)使用普通激光同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)垂直分離的原子云以給出重力梯度，可以抑制普通地震噪聲。這樣可以實(shí)現(xiàn)更快的測(cè)量，并有助于克服地震噪聲的局限性，地震噪聲會(huì)影響傳統(tǒng)重力儀，從而實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的測(cè)量。這對(duì)于改善監(jiān)測(cè)目的的時(shí)間采樣率以及允許在調(diào)查期間收集更多點(diǎn)、提高分辨率和空間覆蓋率都具有巨大潛力。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>