为了减轻海啸带来的死亡和灾难,沿海地区的人们需要尽可能多的时间撤离。100英尺高的海浪像汽车一样快速移动,这是一种无法阻挡的自然力量——唯一的方法就是让路。为了解决这个问题,威尔士卡迪夫大学的研究人员开发了一种新的软件,可以在几秒钟内分析来自水听器、海洋浮标和地震仪的实时数据。研究人员希望他们的系统可以集成到现有的技术中,并表示有了它,监测中心可以更快、更准确地发出警告。
他们的研究发表在4月25日的《科学》杂志上。
“海啸可能是极具破坏性的事件,造成巨大的生命损失和毁灭性的沿海地区,造成重大的社会和经济影响,因为整个基础设施被摧毁,”合著者、卡迪夫大学的研究员兼讲师乌萨马·卡德里在一份声明中说。
海啸是一种罕见但持续存在的威胁,这凸显了建立可靠预警系统的必要性。最臭名昭著的海啸发生在2004年12月26日,当时印尼海岸发生9.1级地震。海啸持续了七个小时,淹没了十几个国家的海岸,包括印度、印度尼西亚、马来西亚、马尔代夫、缅甸、斯里兰卡、塞舌尔、泰国和索马里。这是有史以来最致命、最具破坏性的海啸,造成至少22.5万人死亡。
目前的预警系统利用海底地震产生的地震波。然后,地震仪和浮标的数据被传送到控制中心,控制中心可以发出海啸警报,拉响警报器和其他地方警报。7.5级以上的地震可能引发海啸,但并非所有海底地震都会引发海啸,偶尔会造成误报。
这些现有的海啸监测仪还可以用海洋浮标来检测即将到来的海浪,这些浮标可以勾勒出大陆海岸的轮廓。海啸在开阔海域的平均速度为每小时500英里,相当于喷气式飞机的速度。当接近海岸线时,它们会减速到汽车的速度,从每小时30到50英里。浮标被触发后,它们会发出海啸警报,几乎没有时间疏散。当海浪到达浮标时,人们最多只有几个小时的时间撤离。
新系统使用两种算法来评估海啸。人工智能模型评估地震的震级和类型,而分析模型评估由此产生的海啸的大小和方向。
一旦Kadri和他的同事的软件接收到必要的数据,它可以在大约17秒内预测海啸的来源、大小和影响海岸。
人工智能软件还可以区分地震类型及其引发海啸的可能性,这是当前系统面临的一个常见问题。垂直地震使海底升高或降低更容易引起海啸,而水平构造滑动的地震则不会引起海啸——尽管它们也会产生类似的地震活动,导致误报。
“因此,在评估的早期阶段了解滑动类型可以减少误报,并通过独立的交叉验证补充和提高预警系统的可靠性,”合著者Bernabe Gomez Perez说,他目前在加州大学洛杉矶分校工作。
超过80%的海啸是由地震引起的,但也可能是由山体滑坡(通常来自地震)、火山爆发、极端天气以及更罕见的陨石撞击引起的。
这个新系统还可以通过监测水的垂直运动来预测不是由地震引起的海啸。
这项工作背后的研究人员用200多次地震的历史数据训练了这个程序,用地震波来评估地震的震中,用声重力波来确定海啸的大小和规模。声重力波是一种声波,它以比海浪本身快得多的速度在海洋中传播,这提供了一种更快的预测方法。
Kadri说,这个软件也是用户友好的。可访问性是Kadri和他的同事,国家海洋和大气管理局(NOAA)的Ali Abdolali的首要任务,因为他们继续开发他们的软件,他们在过去的十年里一直在共同努力。
通过将预测软件与当前的监测系统相结合,各机构有望比以往更快地发布可靠的警报。
Kadri说,这个系统还远远不够完美,但它已经为集成和实际测试做好了准备。欧洲的一个预警中心已经同意在试用期内托管该软件,研究人员正在与联合国教科文组织政府间海洋学委员会进行沟通。
他说:“我们希望将所有的努力整合在一起,以实现全球保护。”