引领地震监测迈入新时代

不到1秒时间内，准确估算出震源机制解参数。

快速自动化揭示地震震源信息对地震预警有直接作用，也可为震后趋势判定、烈度速报、地震应急救援等提供科学依据。但是，从地震记录推算地震震源机制是个耗时的计算过程。因此，目前世界各地地震监测台网在速报信息里只有发震时刻、震级、地点和震源深度等内容，不包括描述地震破裂特征的震源机制解参数。

日前，美国国家工程院院士、中国科学技术大学地空学院大师讲席教授张捷课题组发表在《自然—通讯》的一篇论文显示，利用深度学习算法，人工智能系统可在收到地震记录后不到1秒时间内，准确估算出震源机制解参数。

重要的震源机制解

2004年12月26日8时58分55秒，一场震惊世界的重大灾难突然降临。

印度洋板块与亚洲板块交界处，发生了里氏9.3级地震。地震又引发了强烈海啸，滔天巨浪席卷了包括印度尼西亚、斯里兰卡、马尔代夫等国，造成了巨大的人员伤亡和财产损失。

“印度洋大地震发生时正值圣诞假期，许多国家的地震专业人员都在度假。”张捷告诉《中国科学报》，“当时震源是大型逆冲破裂。震后15分钟，海啸最先到达印尼，但却没有预警，最后造成14个国家共22万余人失去生命。”

张捷解释说，从地震震源参数来说，海底逆冲类型地震可能会掀起海浪，造成海啸，而其他类型地震产生海啸的可能性比较小。

震源机制解(又称断层面解)是利用地震观测资料来研究地震发生时，震源处作用力和断层错动性质。震源机制解不仅可以帮助了解断层的类型，还可以揭示断层在地震发生时具体的运动情况，描述滑断面的特征，走向、倾向、倾角等。

“除能帮助预测海啸外，震源机制解还可能用于由前震预测主震，或由主震资料预测强余震，揭示震源附近的应力分布状况等。”张捷说，“了解地震的震源滑断特征非常重要。在很多地震活动带，我们已经掌握了断层系的分布，依据震源滑动参数就能判断出是哪个断层系开始活动、其应力方向在哪儿、附近其他类似断层会不会出现危险等。”

1秒内报出参数

“从地震记录推算地震震源机制的难点在于，传统方法计算强度太大。该数值解非线性问题，计算时间长。对地震发生前后各种应对准备及震后抢险救灾来说，每一秒都非常珍贵。”张捷说。

自1938年地震学家第一次推算地震震源机制解开始，如何快速得出震源机制参数一直是地震研究者想解决的问题。时至今日，世界各地地震监测台网在地震速报信息时，仍不包括震源机制参数。研究人员往往在地震发生几分钟或更长时间后，才能报出震源机制参数。

2014年，张捷课题组与中国科大计算机学院教授陈恩红课题组合作，用互联网搜索引擎技术，实现了快速报出数据库里存好的震源机制解。该论文发表在《自然—通讯》上。随后，该方法在四川、云南投入地震监测，成为当时最先进的震源机制解速报技术。但该方法受数据库约束，难以应用于较大的地震监测区域。

在这一领域持续深耕7年后，课题组首次利用人工智能方法，突破了数据库的约束，使该方法适用于大区域地震监测。

目前，美、日等国速报震源参数水平相当。美国国家地震局最快能在震后3分钟报出最初的地震震源机制解，随后几分钟内有可能再进行修正完善，多数情况是在地震发生10分钟以后才能报出。

（编辑：淮安站长网）

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