智能手机可用于检测地震

口袋里的手机很快就能让你免于地震。 研究人员已经证明,可以使用来自智能手机的GPS数据来检测震颤,从而可能为那些尚未被击中的人提供预警系统。

“这项工作真正令人高兴的是他们正在使用人们随身携带的传感器,”科罗拉多大学博尔德分校的地球物理学家Kristine Larson说。 “它可能非常非常有用。”

在地震发生前的几分钟,几秒钟就可能意味着生与死之间的差异。 通过一点警告,人们可以避难,核电站可以采取最后的预防措施,天然气公用事业可以关闭管道。 日本有一个早期预警系统,它依赖于全国1000多个地震仪,在2011年的9级中挽救了生命。墨西哥也有类似的系统,另一个正在加利福尼亚州研究。 但是这种系统安装和维护费用昂贵且耗时,使得手机成为一种有吸引力的替代方案,特别是对于发展中国家的地震多发国家而言。

之前关于众包地震预警系统的研究依赖于手机的加速度计,它估计手机的运动,而不是GPS跟踪,它定位了使用卫星的手机的绝对位置。 科学的GPS站已被用于检测地震,但新的研究发现,即使是带GPS的消费设备也可用于众包警告。 随着越来越多的设备集成GPS导航(包括车辆),越来越多的数据可以提高此类工作的灵敏度。

为了了解智能手机和其他消费设备是否可以通过GPS检测地震,研究人员测试了这些设备的灵敏度。 与最敏感的科学仪器相比,手机通常使用更粗略的定位方法,这些仪器利用GPS信号中编码的更多信息。 科学家通过摇动手机并将其记录的位移与更精确的科学设备进行比较来研究手机GPS的准确性。 通过监控手机移动,同时保持静止,他们测量了误报的可能性。 他们今天在“ 科学进展”杂志上报道说,研究人员确定, ,从而可以对远离最严重地震震中的人发出警告。

接下来,研究人员使用加利福尼亚州奥克兰附近7级地震的计算机模拟对海沃德断层进行了测试,该断层可能是未来发生在旧金山湾区的地震。 通过模拟手机对摇动的典型响应,他们估计了震中附近手机中的信号。 在研究人员的系统中,如果手机和四个相邻设备都记录了大于5厘米的同时移动,那么地震就会“触发”手机。 为了清除巧合,如果超过100个设备看到这样的触发,系统仅发出警报。 假设来自0.2%人口的数据 - 少于5000人 - 该系统能够在5秒内检测到模拟地震,这个速度可以在旧金山最强烈震动开始之前提前几秒警告它开始于圣何塞,为孩子们提供时间让他们坐在办公桌旁和火车上休息。

然后研究人员用东北地震的真实数据测试了他们的系统。 该团队使用遍布日本的462个GPS站点来近似来自手机的数据。 虽然这些科学仪器比手机更精确,但它们也记录了较低质量的数据,这与消费设备的数据类似。 在这种情况下,研究人员设定了检测标准,以便误报的可能性大约为200万分之一。 该系统将在地震发生77秒后检测到地震,这可能会在地震到达东京之前发出大约10秒的警报。 更重要的是,它可以在伴随的海啸之前发出几分钟的警告。 尽管科学检测系统可能提供更快的警告,但这些系统可能在没有警告系统的地方很有用。

研究作者,加利福尼亚州门洛帕克的美国地质调查局的地震科学家本杰明布鲁克斯说,随着技术的进步和更多设备集成GPS跟踪,该系统将变得更加有用。 “这不仅仅与智能手机有关,而是与各种与之相关的互联网连接设备.......我们认为这些数字会非常大,以至于您可以非常自由地使用特定设备的标准“。 使用手机进行检测很困难,因为用户不断地移动它们,但是如果有足够的数据,系统可以依靠在地震前没有运动的设备,从而提高警报能力。

然而,位于加利福尼亚州帕洛阿尔托的斯坦福大学的计算地震地震学家Jesse Lawrence指出了该方法的一些挑战。 使用GPS消耗手机电池,因此数据收集可能需要限制在手机充电时,这意味着白天很少有手机可以使用。 该软件必须处理在地震期间无法预测的手机行为,例如从桌子掉到地板上。 因此,劳伦斯说,“我认为,他们完成模拟的方式与现实世界并不相符。” 但他对未来该技术的可能性持乐观态度。 “这是一项伟大的研究,这是第一步。”