【地震】德国科学家首次检测到地震引发的重力信号 |地球|海啸|原汁原味的德系SUV|

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2020年2月4日，德国波茨坦地学研究中心（GFZ）称，该中心研究人员开发出一种算法，首次以高精度检测到地震引起的重力信号，同时，对2011年福岛附近地震数据的测试表明，该方法有助于未来对地震预警系统的改善。相关成果预发表在2020年的《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）。
在闪电发生之后，人们会听到雷声。几个世纪以来，人们一直在尝试利用闪电和雷声间的时间差来估算雷暴的位置。两个信号之间的时间间隔越大，观察者离闪电的位置就越远。这是因为闪电以光速传播，几乎没有时间延迟，而雷声传播的速度要慢得多，大约每秒340 m 。
对地震而言，其也发出以光速传播的信号（每秒30万公里），并且可以在相对较慢的地震波（每秒约8公里）到达之前被记录下来。但是，以光速传播的信号不是闪电，而是由于地球内部质量变化引起的重力的突然变化。直到最近，这些所谓的瞬态弹性重力信号（prompt elasto-gravity signals ， PEGS）才通过地震测量被检测到。借助这些信号，有可能在破坏性地震或海啸波到达之前较早地检测到地震。
然而，这种现象的引力效应很小，不到地球引力的十亿分之一。因此， PEGS信号只能记录最强的地震。此外，它们的产生过程非常复杂，不仅直接在震源处产生，同时，也随着地震波在地球内部的传播而不断产生。到目前为止，还没有直接、准确的方法能在计算机上可靠地模拟PEGS信号的产生。现在， GFZ研究人员提出的算法计算PEGS信号时不费吹灰之力，而且获得的结果精度高，这在全球尚属首次。同时，研究人员证明，通过这些信号可以发现有关特大地震的强度、持续时间和机制。
地震使地球内部的岩石板片突然移动，从而改变了地球的质量分布。在强震中，这种位移可以达到几米。由于可以在局部测量的重力取决于测点附近的质量分布，每次地震都会产生一个微小但瞬时的重力变化。然而，每一次地震也会在地球内部产生波，进而改变岩石的密度，从而使引力在短时间内发生一点变化——地球的重力在某种程度上与地震同步振荡。此外，这种振荡重力会对岩石产生短期的作用力，进而触发二次地震波，其中一些重力触发的二次地震波甚至在一次地震波到达之前就可以观测到。这使研究人员不得不面对整合这些多重相互作用以对信号强度进行更准确估计和预测的难题。
GFZ研究人员将其开发的新算法应用于2011年的东日本大地震——这也是日本福岛发生海啸的原因所在。对于福岛，已经有了关于PEGS信号强度的测量方法，而且一致性非常好，这为研究人员预测其他地震以及这些信号新的应用潜力提供了确定性。未来，通过评估距地震（发生在远离海岸的地方）震中数百公里外的重力变化，这种方法甚至可以在地震期间确定是否会出现可能引发海啸的强震。然而，研究人员表示，还有很长的路要走，现在的测量仪器还不够灵敏，同时，环境引起的干扰信号太大，使PEGS信号无法直接集成到一个正常运作的海啸预警系统中。
【【地震】德国科学家首次检测到地震引发的重力信号】转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2020年第05期，赵纪东编译。