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科学家部署远程传感器阵列追踪美属萨摩亚地震群

利用单站地震数据与机器学习,破解美属萨摩亚马努阿群岛地震群之谜

2022年7月下旬至10月,美属萨摩亚马努阿群岛居民每天多次感受地震,引发对火山爆发或海啸迫在眉睫的担忧。

监测空白与创新应对

该地区地震目录一片空白,因岛屿缺乏地震监测网络测量震动、助力地震学家寻找地震群源头。但Ta'ū、Ofu、Olosega岛居民急需答案,美国地质调查局Clara Yoon及同事另辟蹊径:利用机器学习和模板匹配技术,分析距美属萨摩亚地震群250公里外单一地震传感器记录的震动数据。

他们追踪地震群,结合单站数据与居民震感报告,直至2022年8-9月美属萨摩亚安装永久地震站。

地震群特征

非喷发性火山地震群始于2022年7月,距Ta'ū岛约15公里近海。萨摩亚火山岛因太平洋板块移动越过南太平洋热点而形成。居民报告频繁震动(每天多次、每持续几秒)最初是唯一信息。"地震开始时,美属萨摩亚无仪器地球物理监测,甚至连震动源头基本信息——对应急决策和公共安全至关重要——都不存在,"Yoon表示。

远程站数据与深度学习突破

研究人员转向乌波卢岛(萨摩亚)全球地震网远程地震站,其数据可通过EarthScope数据中心近实时下载。但美属萨摩亚地震群地震信号在远程站难以检测,Yoon团队使用深度学习模型EQTransformer结合模板匹配技术,从嘈杂地震背景中提取这些微小地震。

"EQTransformer发现许多地震位置与美属萨摩亚东部一致,最大者与震感报告时间吻合,"Yoon说,"当地居民向国家气象局提交的震感报告是地震数据的关键来源,让我们确信EQTransformer检测事件正是当地居民感受到的地震。"

地震目录构建与便携传感器部署

有了新地震目录,研究人员刻画地震群启动和高峰期。2022年8月部署便携廉价Raspberry Shake传感器快速定位地震群区域。地震群于2022年10月结束,无喷发,但可能与火山岩浆运动相关。

全球启示

Yoon表示,单站技术可用于全球永久地震监测稀疏、地震灾害知之甚少地区(如具海啸潜力的近海区域、板内地震)。美属萨摩亚地震群最大震级4.5,不太可能被全球地震网探测到。

"若无居民报告频繁震动,这美属萨摩亚地震群可能完全被忽视,"Yoon说,"许多未知地震源和现象待发现,或许通过未来大规模深度学习在 seismology 中的综合应用。"

更多信息,请联系美国地震学会:邮箱需启用JavaScript查看。

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