以下文章經The Conversation許可轉載，The Conversation 是一家報道最新研究的線上出版物。
海嘯是世界上最可怕的自然事件之一。由大量水體 displacement 引起的系列波浪可能由多種事件引起，包括地震、水下爆炸、山體滑坡甚至隕石撞擊。
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在海岸線上，由此產生的海浪從不易察覺演變為具有破壞性，在襲擊陸地之前達到數十米的高度。2004年12月26日，印度洋發生海嘯——由水下地震引發，震級為 9.1-9.3 級——高度達到 30 米。海水摧毀了印度尼西亞、斯里蘭卡、馬爾地夫、泰國和其他地方的部分地區，其影響遠至南非。超過 23 萬人喪生，至今仍有許多人失蹤。
海嘯一旦被觸發，最快幾分鐘內，最慢幾小時內就會襲擊海岸。目前，早期預警系統依賴於測量達特浮標的運動——達特浮標記錄海平面變化——或評估傳播海嘯的底部壓力。問題是這些系統需要海嘯實際到達測量位置。浮標可以安裝在深海中——但這需要數量不切實際的浮標。第二種選擇是將浮標安裝在海岸線沿線，但由於海嘯速度很快，這將不會為陸地上的人們留下預警時間。
這是一個浮標，它報告說在阿拉斯加南部發生的 8.2 級強烈地震後不久，水位上升了 32 英尺。 #海嘯警報 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，我們開發了第三種選擇來增加海嘯預警時間——透過使用聲波。從地震輻射出的聲波比已被觸發的海嘯傳播得更快。而且傳播距離更遠——數千公里——也攜帶有關地震本身以及即將到來的海嘯波的資訊。
工作原理
使用標準水聽器（水下麥克風），我們可以在海嘯到達之前很久就記錄到這些聲波，而無需考慮海嘯將傳播的方向。聲音訊號來自壓力的變化，因此我們實際分析的是一系列關於壓力如何隨時間變化的資料。
雖然浮標也檢測壓力變化，但海嘯鋒面必須實際到達浮標，我們才能知道水面高度有所升高。然而，透過使用水聽器，您只需要捕捉聲音訊號即可。這些訊號呈放射狀傳播，因此海嘯鋒面是朝水聽器位置前進還是遠離它都無關緊要，聲波都會被記錄下來。
雖然使用聲波預測海嘯的想法之前就有人提出，但我們想法的關鍵是一種新的數學方法，可以用於近即時分析這些記錄的聲音訊號。它基於以下假設：引起地震的水下斷層是細長的——寬度遠小於長度，這在許多已知的噴發中都是如此。透過假設這一點，我們就可以開始弄清楚聲音在移動過程中是如何演變的。
一旦我們弄清楚這一點，我們就可以返回並使用壓力訊號來檢索斷層的主要屬性，例如其位置、長度、寬度、時間、持續時間、速度、海拔和方向。使用這些，我們不僅可以預警海嘯，還可以在海嘯到達海岸線之前更準確地估計其大小。
有了這些資料，我們可以評估海嘯將對海岸線產生的影響，並在記錄到初始訊號後的幾分鐘內提供快速的威脅評估。
當我們努力調整我們的方法使其能夠自動執行時，我們預計世界各國政府將採納這個想法，並用它為沿海社群建立一個新的、更快的早期預警系統。
本文最初發表於The Conversation。閱讀原文。