地震比我们想象的更难预测

远处传来警报声，然后你脚下的地面开始晃动，你被惊醒。你蹲下，躲起来，抓住某个坚固的东西，想知道这是否是大事。

不幸的是，根据今天发表在《科学》杂志上的一项研究，在最初的几分钟内，没有办法知道地震的严重程度——即使你是专家。研究人员发现，真的没有办法根据地震的早期运动来判断地震会有多大。

地震最常见的衡量标准是震级，即震源的规模。目前还没有办法准确预测地震何时发生。但这些震动会持续发生，从几秒到几分钟不等。尽快知道地震的规模可以帮助人们更好地应对影响。

“当人们开始提出预警系统时，有些人认为最终的震级是可以预测的，”该研究的作者之一 Men-Andrin Meier 说。

但通过整合来自世界各地 100 多个大型地震（7.0 级或更高）的信息，他们发现，地震的震动模式非常相似。地震开始后，震级线性上升，达到峰值，然后减弱，在数据中形成一个粗略的三角形或 ^ 形。对于经历过地震的人来说，这意味着直到震动开始减弱，你才会知道自己已经到达了峰值。

“我认为这是一篇非常重要的论文，”哥伦比亚大学地球物理学家克里斯托弗·舒尔茨 (Christopher Scholz) 表示，他没有参与这项研究。“我并不感到惊讶，我亲眼目睹了这种现象。”

2011 年东北近海地震发生后不久，朔尔茨就来到东京，当时余震仍在震惊全国。

“你会感觉到表面波不断增强，直到震动开始减弱，你才知道它什么时候会停止，”舒尔茨说。“你会问，什么时候才会停止？震级有多大？”

看到如此简单的模式，你可能会奇怪为什么人们以前没有注意到它。这是因为汇总所有这些信息所需的观察技术和计算能力才出现相对较短的时间。

问题是，直接观察地震非常困难。这可能看起来很奇怪，因为我们看到了地震造成的破坏，感觉到脚下的地面在颤抖。但这种地质震动的起源通常对科学家来说是完全无法理解的。例如，本周袭击墨西哥城的地震不仅发生在距离首都 100 多英里的地方，而且发生在地表以下 30 多英里的地方，远离任何可以准确显示地球破裂并释放能量波时发生的情况的摄像机或仪器。

但是如果你不能直接观察像这样的地震事件的发生，就必须进行间接观察。为了获得本研究中使用的信息，迈尔的同事叶玲玲收集了世界各地不同地震期间地面震动的观测数据。

“玲玲试图找出的是这种断裂在空间和时间上是如何演变的，”迈尔说。

对于每次地震，叶不仅会查看距离地震发生地点最近的地震仪捕捉到的跃动线，还会收集可能也捕捉到地球运动的遥远地区的读数。来自日本或德国地震仪的信息可能包含有关地震断裂的不同细节，从而更全面地了解当时的情况。然后，叶将所有这些信息汇总在一起，以了解地震发生期间震级是如何增加和减少的。

迈尔等研究人员希望，尽管他们无法判断“大地震”是否会立即袭击某个城市，但他们的研究可以帮助地震预警系统找到如何在测量结果开始后迅速处理和向更大区域发送更新信息的方法，而不会变得手忙脚乱。

迈尔表示，人们试图解答的最大问题是如何设计一个预警系统，以产生尽可能少的错误警报和尽可能多的正确警报。

这需要进行大量研究。迈尔指出，尽管他们观察到的所有地震都遵循相同的一般模式，但也存在一些奇怪的异常值。

“他们的论文部分内容表明，那些比 8 级大得多的真正巨大的彗星可能存在一些目前无法解释的差异，”舒尔茨说。

对于那些地震，斜坡可能比较小的地震更加锯齿状，仍然有一条最佳拟合三角线，但这条线两侧的实际震动会有一些大（或非常小）的偏差。研究人员必须做更多的挖掘才能知道原因。

除了只关注 7 级以上的地震外，本文还专门关注了俯冲带地震，即地壳的一部分滑入另一部分下方时发生的地震。未来的研究可能会探索同样的模式是否也适用于其他情况下发生的地震，例如地壳板块相互滑动的地方。

“还有很多未解问题，我们正处于问题的开始，而不是结束。这是第一次引人注目的观测，”迈尔说。“现在我们要试着弄清楚这一切意味着什么。”