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97ai蜜桃.com 地震波也有“新技巧”

发布日期:2024-12-26 08:38    点击次数:139


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提及地震,将它刻画成作恶多端的妖怪皆不为过,它闭塞力强,轻则房屋倒塌,重则溃不成军、天长地久97ai蜜桃.com,形成严重的东说念主员和财产失掉。更让东说念主无奈的是,直到刻下,东说念主类还没能提前准确预告地震发生的期间、地点和震级,伊始进的技能,也只可在地震发生前几十秒发出预警。

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天然地震比凶恶的妖怪还狠恶,但是跟着科技的发展,地震所制造的地震波也展现了它“助东说念主为乐”的一面,它的新技巧不错隐敝地下、海洋和大气。

找出避讳的地下结构

从地舆书上,咱们知说念地球的里面结构包括地壳、上地幔、下地幔、外核还有内核。然则,东说念主类刻下在大地上钻的洞只消十几千米深,这个深度还不足大地到地幔距离的三分之一。那么咱们是何如知说念地表之下有什么结构呢?这还得感谢地震。科学家恰是凭证地震波传播速率在不同深度的变化来推测地球里面的分层的。

地震在地表下产生的地震波传播数千千米,当碰到岩石密度、温度或因素变化时,它们会调动速率、迤逦或散射,产生不错探伤到的回声。而不同的物体回声各不沟通。通过测量这些来自不同位置的回声,蚁集地震仪记载的地震波传播的期间和振幅,就不错竖当场下岩石的物感性质模子。这种循序肖似于蝙蝠的回声定位。但是期骗这种循序,酌量东说念主员只可在单次地震发生时得回毁坏的信息,很难将特定的回声与未必的杂音分辩开,因此,他们猜想了详细分析多个地震数据记载,来找出相似性和方式,识别避讳在数据中的回声。不外,这些职责要是要东说念主工来完成,那么要破钞的东说念主力本钱将极度大。

好意思国马里兰大学的酌量东说念主员猜想了一种通俗好用的方针,他们引入了一种新的东说念主工智能算法。这种算法其实是一种被用来寻找远处恒星和星系的用具。而这一次酌量东说念主员用这种算法分析了1990年到2018年发生在太平洋海盆的数百次6.5级及以上的地震,以寻找地震波中的横波产生的回声,并绘图地球里面结构图。回波数据线路,当地震波的横波传播到“地核-地幔”的范畴时,传播速率大幅放慢,最高延缓达到了45%(纵波的传播速率也放慢,但是放慢幅度较小),这意味着,在何处有一个从未被发现的由炎热物资构成的特地结构,酌量东说念主员将它称为“超低波速带”。

借助这种循序,酌量东说念主员在夏威夷和法属波利尼西亚群岛部分地区之下,发现了超低波速带。在夏威夷之下的“地核-地幔”范畴处的超低波速带面积很大,那片热物资位于火山喷发柱的底部,何处的熔岩从“地核-地幔”范畴区域朝上涌,形成火山岛。夏威夷的超低波速带是迄今为止东说念主类所知的最大的,宽度大要为1000千米,厚度为20千米阁下。除了夏威夷地下的超低波速带,酌量东说念主员还用这种循序在位于波利尼西亚群岛中心的萨摩亚的地下,找到了另一个面积极度于好意思国佛罗里达的超低波速带,这片超低波速带的厚度在10~15千米之间。

  看到地下水的化学变化

地下水藏在岩石之下,咱们用肉眼无法看到它们,不成判断不同地区地下水的因素有何不同,而这又关系到用水安全的问题。期骗传统的地球化学测试循序,酌量东说念主员需要在地上钻孔,集聚泥土和岩石样本97ai蜜桃.com,然后再在实验室进行分析。但是这个历程用钱又忙活,而且还只可响应某一特定地点的化学信息。为照管这个问题,好意思国宾夕法尼亚大学的酌量东说念主员为地震波开垦了另一项新技巧——监测地下水的化学变化。不外他们期骗的不是天然地震波,而是东说念主造地震波。

为了探索这种新的酌量循序,酌量东说念主员在一个特定的地点钻了一个30多米深的洞,将不错发送和汲取信号、能集聚高分辨率图像的地震测井仪放入洞中。随后,酌量东说念主员操控着地震测井仪发出地震波,并将仪器迟缓从洞内拉出。这个历程中,地震测井仪捏续记载波的传递速率。地震波碰到不同介质时,速率不同,比如波速较快时,标明波正穿过坚实的基岩,或者孔隙中充满水的风化岩石;波速较慢时,标明波正穿过孔隙中充满空气的风化岩石,或者接近地表的泥土层。酌量东说念主员将这些数据整合到酌量模子中,就能细则岩层因素的变化、孔隙度的变化以及饱和度的变化。

酌量成果线路,地下水中存在一些轻微的气泡。酌量东说念主员以为,这些气泡可能是地下微生物呼吸和矿物反应产生的二氧化碳。泥土微生物产生二氧化碳算作呼吸作用的副居品,就像东说念主类呼吸产生二氧化碳相同。而当水通过泥土到达地下水位时,它不错佩戴这些二氧化碳。此外,岩层中通常含有两种极度清朗的矿物——黄铁矿和碳酸盐矿物。当黄铁矿与水互相作用时,它会氧化并生成硫酸。酸不错与碳酸盐互相作用,也能产生二氧化碳。不外这些二氧化碳对东说念主体莫得什么影响。

而最进击的是,酌量东说念主员阐明,这种循序是有用的,因为他们发现,即使是水与黏土之间发生通俗的化学反应,地震波的传播速率也会有变化。

天然,仅靠地震测井仪无法提供准确的地下水的变化数据,还需要其他比如地球物理成像数据、通过传统循序得回的数据的补充,这些技能详细期骗,就能为酌量东说念主员呈现地下水的化学变化情况,还有地下水的流动以及所塑造的地下景不雅。

测量海洋温度变化

海洋是地球执意的调温器,据揣测东说念主类排放的温室气体所产生的热量有晋升90%被海洋招揽了。海洋变暖,又将对地球征象产生巨大影响,讲理的海水不仅匡助飓风出生,也让飓风更强。为了监测海洋温度的变化,科学家们确立了公共海洋监测系统,但是刻下,这个系统并不成隐敝公共扫数海域。

而好意思国加州理工学院的酌量东说念主员发现这个问题不错请地震波赞理照管。咱们知说念,声波通过水分子的振动在水中传播,当温度较高时,水分子振动更剧烈,波浪的传播速率更快一些,声波的速率也更快。通过测量波浪的速率,就能打算出声波的传播速率,并推算出海水的温度。不外,由于这种变化很小,因此酌量东说念主员需要长距离追浪智商得到充足的数据。

好在海洋中有一种叫作念“海洋声说念”的奇怪征象。海洋声说念是指浅层海水中不同的盐度、温度等综息争用形成的声波低速层。它是一个水平层,起着导波的作用,能将声波“完毕”在其内传播,由于能量损耗小,因此声波能在数万千米的距离中传播确切不变。

其实,这算不上什么新方针了,早在1979年,好意思国的物理学家沃尔特和海洋学家文森就提倡期骗声波测量海水温度的“海洋声波层析成像”技能。但是他们期骗的是东说念主造的声波信号,辩论到可能会影响海洋哺乳动物以偏激他原因,他们的酌量很快间隔了。

而好意思国加州理工学院的酌量东说念主员们是在老方针的基础上加入了新念念路——他们期骗的是地震波。而况他们不需要追着波澜测量,而是在震源以外几百千米的地点摈弃声波汲取装配来汲取声波。再凭证汲取到的声波,反向推导出海洋温度变化。天然,一次地震并不成告诉咱们海水温度变化的数值。在这项酌量中,酌量东说念主员通过分析2005—2016年间发生在东印度洋是数千次天然地震,才得出该水域的温度每10年约高涨0.044℃。这个成果与公共海洋温度监测系统的数据左近。

想要看到海洋温度的变化,需要分析如斯雄壮的地震数据,这看起来很繁琐,但是刻下科学家们不错在打算机中确立模子,推算出成果并不那么难。而况在好多地点,地震记载比海洋温度记载更全,波及的年代也更早,这意味着科学家们不错期骗海底地震来估算曩昔的海洋温度,束缚完善海洋温度变化的档案,为酌量刻下的海洋温度以及量度异日海洋温度的变化提供有用的信息。异日,这项技能还将被应用于其他海域,为酌量海洋温度的变化提供进击的数据。

  监测龙卷风

地震波除了用于酌量地下结构、地下水和海洋温度以外,还有什么新技巧呢?它还能用来测量龙卷风的强度!

刻下,通常期骗大地风景站和多普勒雷达来预告龙卷风的位置,但是龙卷风作用面积小,来往仓猝,因此预告准确率较低,仍需要依靠风暴猎东说念主和东说念主类不雅测员来细则龙卷风登陆的准确期间。而况现存的探伤器不成平直测量龙卷风的风速,只可依靠失掉说明来迤逦判断其强度。

那么,龙卷风的强度果然无法测量吗?2017年,好意思国加州大学圣芭芭拉分校的酌量东说念主员发现,龙卷风触地时会制造微型地震波。但是他们并不知说念地震波怎样随龙卷风的强度发生变化。为了照管这个问题,他们以级别最高的2011年的乔普林龙卷风为例来进行酌量。

为了找出地震波与龙卷风强度变化之间的干系,酌量东说念主员查找了距离乔普林龙卷风最近的一个地震监测站记载的数据。这个监测站是为探伤微型地震和绘图北好意思地下舆图确立的,装配有地震监测器和缓压计,不错测量地震信号和缓压的变化。酌量东说念主员将龙卷风在陆地上的旅途分为数百个单独的点,并打算了每个点产生的地震波的大小。然后将龙卷风捏续历程中的每个阶段的地震波大小与龙卷风的强度进行对比。成果他们发现,地震波的大小与龙卷风的EF等第具有很强的关联性——乔普林龙卷风在不到10分钟的期间内从EF1-2级升到了EF4-5级,并在最高档别捏续了大要15分钟,随后才放松,而它所产生的地震波的强度也随之增强,随后放松。这意味着,通过地震波的强度变化不错推出龙卷风的强度,而况通过细则初度监测地震波的期间,也能细则龙卷风登陆的期间。

不外,龙卷风制造的地震波较弱,不成长距离传播,而况要监测地震波,还需要在龙卷风的活动旅途上建造多个地震监测站,这需要干涉大批资金97ai蜜桃.com,因此这种循序刻下看来并不践诺。大致,异日跟着技能的发展,这些问题能照管。



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