6月15日,加拿大為其首個地震預警系統奠基。海底感測器將監測不列顛哥倫比亞省海岸外的 卡斯卡迪亞俯衝帶,以便在“大地震”來臨時提供關鍵的預警時間。將感測器如此靠近斷層應該使加拿大系統比美國更發達的姊妹專案更具優勢。
為了生成地震預警,科學家們依賴於地震儀和加速度計網路來探測震動的首波,即非破壞性的縱波(P波)。這些波的傳播速度比破壞性的橫波(S波)更快,因此會提前幾秒到幾分鐘到達城市。探測器離震源越近,就能提供越多的預警時間。這些時間可以用來停止高速列車、關閉核反應堆,並告知民眾做好震動準備。但是對於近海斷層來說,靠近震動源意味著 將感測器放置在水下,這非常昂貴。
日本率先開發了地震預警系統。該國自 1960 年代起就擁有了用於停止子彈頭列車的系統,並自 2007 年起釋出公共預警。在 2011 年 3 月發生的 9 級東日本大地震期間,離震中最近的主要城市仙台市的居民收到了 15 秒的預警;東京收到了超過一分鐘的預警。日本於 2011 年 8 月在其地震預警系統中添加了來自海底地震儀陣列的資料,該專案的第二階段於 3 月完成,使海上探測器的數量增加了一倍多,達到 50 個。現在,該國正在開發一個名為 S-net 的雄心勃勃的 150 個站點的網路。透過 5,700 公里的電纜連線,它可以為大型近海地震提供最多額外 30 秒的預警時間。
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儘管北美西海岸的卡斯卡迪亞俯衝帶預計有一天會產生類似於東日本大地震的災難性“巨型逆衝區”地震,但美國和加拿大在地震預警方面遠遠落後於日本。
到 6 月底,位於維多利亞的非營利研究機構加拿大海洋網路 (ONC) 計劃在其 NEPTUNE 海底觀測站上安裝三個加速度計,該觀測站由 840 多公里的海底電纜組成,環繞卡斯卡迪亞斷層(參見 “地震監測”)。“我接受這份工作時問,‘為什麼我們不做地震預警?’” ONC 總裁凱特·莫蘭說,她於 2011 年加入該組織擔任 NEPTUNE 主任。
該網路已經有一些地震儀,但這些地震儀以資料包的形式而不是瞬時地傳送資料,並且資訊受到海軍的審查。因此,莫蘭說,它們不適合用於預警系統。新的加速度計具有更簡單的資料流,旨在規避這些問題,這得益於不列顛哥倫比亞省政府在 2 月份提供的 500 萬加元(390 萬美元)撥款。
該團隊還希望在 300 米深的鑽孔中安裝一個傾斜儀,以探測斷層處構造板塊緩慢且幾乎難以察覺的運動。在日本 2011 年地震之前,曾發生過此類慢滑事件群,探測到這些事件可能有助於地震學家跟蹤斷層上正在積聚的應變。
莫蘭預計,在 5 年內,ONC 將擁有 40 個陸上和海上加速度計,以釋出公共預警。這些儀器將專門用於探測由俯衝帶震動引起的地震。要發現來自其他斷層的地震(這些地震規模較小,但可能更靠近城市),則需要密度更高的加速度計網路。
在美國西海岸,陸上加速度計網路已經可以向特定使用者群體(例如北加州的灣區快速交通系統)發出地震早期震動的警報。那個名為 ShakeAlert 的原型計劃希望很快將其資訊傳遞給更廣泛的受眾。“我認為我們現在真的終於開始推出公共系統了,在多年努力爭取資金之後,”ShakeAlert 負責人、加州大學伯克利分校的地震學家 Richard Allen 說,他預計將在五年內釋出公共警報。Allen 說,ShakeAlert 在 2014 年 12 月獲得了第一筆國會撥款,現在已經擁有全面系統所需資金的一半左右。為了可靠地探測來自多條斷層線的地震,Allen 估計該網路僅在加利福尼亞州就需要大約 1,100 個探測器,而目前只有大約 500 個。
美國國家科學基金會支援俄勒岡州海岸附近的一些有線海底地震儀,作為其海洋觀測計劃的一部分。但 ONC 的海洋地球科學家 Martin Heesemann 說,這些感測器與目前的加拿大感測器存在相同的問題。他補充說,該組織的新加速度計將是北美巨型逆衝區斷層上唯一專門為預警而不是研究而設計的儀器。
莫蘭笑著說,加拿大的海上系統“肯定會比”美國系統“更好”。“比美國更好感覺真不錯。”
本文經許可轉載,並於 2016 年 6 月 22 日首次釋出。
