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利用声波预测海啸

瑞安·F·曼德尔鲍  发表于 2018年09月17日

海啸浮标是当前最先进的海啸预测系统。官方可以通过地震数据知道水下地震的发生。当地震强度可能引发海啸时,专门安置的漂浮传感器就会发出预警。即便如此,预警也只能在海啸发生前几分钟发出。为了给疏散工作争取更多时间,科学家开始研究海底地震所产生的一种新式声波。声波在水中的传播速度可达1500m/s, 这比海啸发生的速度快10倍。

乌萨马·卡德里(Usama Kadri)是英国卡迪夫大学和美国麻省理工学院的一位应用数学家和工程师。他也参与到了利用声波预测海啸的研究之中。他最感兴趣的是引发海啸的地震所产生的“声重力波”(acoustic gravity waves)。这种水下声波的频率非常低,以至于当压力发生瞬间变化时,重力会改变声波的波长和速度。理论上说,因为这种独特性,科学家能从海洋的各种声音中辨认出这种声波。卡德里表示:“如果没有声重力波理论,我们可以探测出海底的地震,但不能对海啸进行准确预测。”

卡德里对2004年12月的印度洋海啸(这一海啸夺走了几十万人的生命)进行了数据模拟,并发表在《地球物理研究杂志》(Journal of Geophysical Research)上。模拟表明,从地震声波产生到海啸袭击斯里兰卡,中间应该有两小时疏散时间,但这个岛在当时却没有收到任何海啸预警。根据这项研究的计算,如果一个带有水听器的声重力波探测站距离震中1000千米,预警时间可以多达90分钟。

美国特拉华大学应用沿海研究中心的博士后研究员阿里·阿卜杜拉利(Ali Abdolali)同样也试图破译水下声波,预测地震引发的海啸。阿卜杜拉利认为,卡德里的研究成果意义重大,但仍处于理论阶段——其中一些假设过于简化。伍兹霍尔海洋学研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)的博士后研究员蒂亚戈·奥利韦拉(Tiago Oliveira,卡德里曾经的同事)表示,实际上,研究人员早在60多年前就已经知道水下地震会发出特殊的声音,但直到更灵敏的水听器和更高速的计算技术问世后,才重新点燃了研究人员的研究热情。不过,奥利维拉表示,想要研发出依赖声音的海啸预警系统,可能还需要十年或更长时间。


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