2011年3月11日，下午2:46，日本東北海岸的地震檢測站開始來回搖擺，這場震撼了深海深處的強大地震浪潮。僅僅5.4秒後，日本氣象局發出了一個通知，指出4.3級地震已經開始。
然而，隨著幾秒鐘的滴答聲，更多的電台撿起了波紋波浪，震顫開始看起來更大。第一次通知後三秒鐘發出了正式警告：至少7.2級的地震正在途中。這是一個很大的震顫，即使對於易於地震的日本來說也是如此。仙台市需要迅速採取行動。
電視，收音機和手機表示警報。火車急切地停了下來。集會線機器人凍結在適當的位置，學童跳下了桌子。十五秒後，日本歷史上最大的地震震撼了仙台
- 一個巨大的9.0級，伴隨著一條海嘯，災難性地淹沒了附近福島的兩家核電站。
地震是無法預測的。但是在過去的幾年中，一旦地震正在進行，各個國家的官員已經開始提醒公眾。地震傳感器和通信網絡已經改善，以至於電子警報可以在地震波之前競爭。此類通知提供了幾秒鐘的關鍵秒，在此期間，緊急處理人員可以保護天然氣管線，工廠工人可以關閉有害設備，外科醫生可以從患者那裡撤回手術刀。在仙台，這15秒的提前通知可能挽救了許多生命，這使災難性的tohoku地震至少造成了巨大的破壞性。
跟隨波浪
許多其他國家都有地震預警系統。自2007年以來，日本的全國製度就已經到位。墨西哥城開始大力時獲得公共警報。甚至羅馬尼亞也使用小型地震儀網絡來提醒核反應堆工人在地面即將動搖時。
美國還沒有公開警告系統，即傳入地震。官員們正在認真地談論為易於地質的西海岸推出成熟的預警系統。 9月，加利福尼亞州州長傑里·布朗（Jerry Brown）簽署了立法，要求該州弄清楚到2016年到2016年的地震預警系統。議員們尚未為這筆錢小馬，但即使這樣“我們是有史以來最接近的一項，”加利福尼亞大學伯克利大學的地震學家理查德·艾倫（Richard Allen）說。
加利福尼亞州接近採取行動，部分原因是正在提高警告準確性的創新。在過去的幾年中，地震專家已經開始合併來自全球定位系統站的實時數據，這些數據衡量了地面的移動方式。傳統的地震監測系統依賴於地震儀，該儀測量地震波的能量通過地面，但不能很好地衡量從大地震中進行的重大轉變。添加GPS數據可以更好地估算大地震如何在數百公里之間傳播，因此可能對人們構成何種危害。在Tono地震例如，日本的預警系統主要依賴地震儀數據，因此低估了與地震開始的震動相距甚遠的力量。該系統沒有準確警告東京的人們，距離仙台300公里，脆弱性。
新發現基本上解決了這個問題。指導伯克利地震實驗室的艾倫說：“我們擁有技術，有科學，我們擁有可以迅速溝通以提供警告的網絡。” “等待下一個大地震沒有任何意義。我們應該繼續前進。”
打電話給行動
地震預警的想法遠非新事物。 1868年，一位舊金山醫生提議在城市建立一個警鐘，用電報線串到某種遙遠的機械裝置上，如果地面開始搖動，該設備將產生電流。 JD Cooper在The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The The Work中應該很大舊金山每日公告。
將地震鐘變成現實花了一個多世紀。 1989年洛馬·普埃塔（Loma Prieta）地震震撼了舊金山灣地區，美國地質調查局採取了警告系統，以幫助保護那些試圖恢復奧克蘭州際公路崩潰的工人。 USGS的研究人員用地震儀為地震震中周圍的區域提供了困擾。當餘震擊中時，車站會自動向奧克蘭的工人發出警告，約80公里。艾倫說：“這是一個臨時系統，但奏效了。”在一種情況下，它為工人提供了多達20秒鐘的警告。
下一個大進步花了二十年的時間。 2011年，USGS和大學合作夥伴首次亮相ShakeAlert，這是一種原型警告系統，使用了來自加利福尼亞州約400個地震監測站的數據。當地震開始時，Shakealert用戶的計算機屏幕會閃爍一個明亮的藍色和黃色警告框。數字開始計算到何時在用戶的位置開始搖晃何時開始。一個巨大的警報可確保沒有人錯過消息。
像其他國家的預警系統一樣，Shakealert依賴於地震產生不同類型的地震波。 p波或主要的波浪，沿行進方向來回搖動地面。他們移動得更快 - 以每秒6公里的速度移動 - 因此先到了。 P波是明顯的，但並不是特別破壞。 p波降臨後，s或次要海浪上下搖動地面。 S波會在地震過程中產生大部分地面運動，並對建築物造成最大的損害和對人們的風險。
通過觸發P波時，地震警告系統可以在出現S波之前提供幾秒鐘到幾秒鐘的警告。您離地震的距離越遠，警告就越多。
Shakealert的真正科學在於它如何將地震信號轉換為警告。它使用三種不同的算法或一組計算來分析地震數據。每種算法都有其優點和劣勢。它們共同旨在總結地面會搖晃的最佳預測。
一旦一個地震車站經歷了三秒鐘的P波搖動，隨後是第二個站檢測，第一算法被稱為現場，發出警報。現場通常比其他兩種算法更快地吐出警報。它的缺點是它也發出了許多錯誤警報，尤其是當研究團隊模擬大地震時。
艾倫說，第二種算法Elarms可以很好地平衡速度和準確性。它僅在0.5秒的P WAVE數據中踢入齒輪。但是，直到至少其他三個電台也感覺到P波之前，它才會發出警報。艾倫說，這個想法是通過在一個以上的一個站點驗證運動來降低誤報率，並且似乎有效。
第三種算法的虛擬地震學家名稱不那麼吸引人，在三秒鐘的p浪中觸發，如現場。這是這三個中最慢的，因為它通過發出任何警告之前進行了一系列複雜的分析（考慮到該地區已知的故障危害和每個站的健康狀況）。
Shakealert結合了所有三種算法，以產生估計地震的大小以及其能量在輻射的位置。該系統的組織者會定期調整它，有時會在撥回虛擬地震學家時給Elarms提供更多的重量。然後，他們通過查看每種組合在經常在加利福尼亞海岸嘎嘎作響的小地震上表現效果來測試它。
到目前為止，唯一收到ShakeAlert警報的團體是經過精心篩選的組織，他們希望在緊急計劃中使用信息，並願意容忍一些虛假警報以幫助改善系統。其中包括千橡樹的生物技術公司安進，阿納海姆的迪士尼樂園度假勝地，洛杉磯縣的急診經理和舊金山灣區的巴特鐵路系統。
Bart的董事約翰·麥克帕特蘭（John McPartland）說，地震預警對於高速運輸尤其重要。在任何給定的工作日，可能有45列BART火車以每小時112公里的速度行駛。這些火車如果收到Shakealert警報，它們會自動開始減速。麥克帕特蘭在12月在舊金山的美國地球物理聯盟會議上說：“在24秒內，我們可以將火車完全停下來。” “這是一個巨大的優勢。”
模擬表明，如果要再次發生Loma Prieta地震並建立了預警系統，那麼Bart Runs的城市將得到約20秒的警告。這是足夠的時間來阻止大多數火車，從而使他們免於出軌。
（（故事在圖像下繼續）
在海岸上
加利福尼亞是美國地震早期警告的首都，因為它是地震活動最高的州（在人口稀少的阿拉斯加之後），並且已經具有最密集的地震儀網絡。然而，西北太平洋地區面臨著地震的前景，這可能使加利福尼亞州的大型地震矮。
在這裡，最大的地震風險是被稱為卡斯卡迪亞的俯衝帶，北美大陸下的胡安·德·富卡地殼板在這裡潛水。自1700年估計的9.0級破裂時，該區域就已經被鎖定在其上一次大地震以來。
如今，類似的地震可能會摧毀沿海社區以及西雅圖，波特蘭和溫哥華的主要城市。從光明的一面來看，斷層至少在近海75公里處，足以使地震預警系統可以在搖晃之前向這些城市發出高達30秒的警告。
俄勒岡州和華盛頓的地震受到華盛頓大學領導的一群名為“太平洋西北地震網絡”的監測。該小組於2012年加入Shakealert。
因為卡斯卡迪亞地震將是如此巨大，所以任何預警系統都必須從一開始就準確評估其幅度。這就是早期Shakealert算法的問題。從本質上講，它們將地震視為在一個點發生的地震，而不是認識到大地震可能會破裂，從而在途中發生破裂，並沿途解壓縮斷層。日本系統沒有適當警告東京的Tohoku地震，因為它未能解釋地震的透明物理尺寸。它需要完全不同的計算集來說明從斷層平面而不是單點輻射的地震能量。
艾倫說：“我們知道這是一個局限性，但我們只是專注於使點源算法正常工作。” Tohoku地震“是我們解決問題的努力。”在過去的幾年中，地震學家從根本上改善了其算法，以準確捕獲這些大地震。
一種新算法，稱為發現者加州理工學院的地震學家馬倫·伯斯（MarenBöse）說，，通過比較由地震網絡與一組預先計算值的地震網絡測量的地面搖動來實時地圖的破裂。通過模擬假設或過去的地震中的böse測試查找器。她說，在弄清楚在南加州聖安德烈亞斯（San Andreas）斷層的7.8級測試場景中實時破裂時，這做得很好。
通過合併GPS站的測量結果，該系統可以做得更好。地震站測量地震能通過地面的波浪，而GPS測量了由地面移動引起的較大的物理位移。這樣的測量可以直接查看故障分開的距離和速度。
在加利福尼亞州，來自舊金山和洛杉磯附近數十個GPS站的數據與傳統的地震一起流入Shakealert
資訊.艾倫說，將兩者結合起來會提出更準確的警告。 ShakeAlert正在測試多種算法，包括包含GPS數據的Elarms版本。一旦對它們進行微調以盡可能地捕獲地震，它們可能會成為Shakealert的永久性一部分。
盲區
該團隊還在努力減少盲區，或者是如此接近地震的區域，以至於沒有時間提供警告。在加利福尼亞，地震站之間的距離差異很大。在城市中，它們可能相距不到5公里，而在人口稠密的北部縣，70公里可能會將它們分開。在地震情況下，距離距離距離越遠，信息流越稀疏。
艾倫（Allen）和他的同事H. Serdar Kuyuk（也是加州大學伯克利分校（UC Berkeley）的H. Serdar Kuyuk最近研究瞭如果車站更加緊密，他們可以縮小盲區。他們的計算表明，發生8公里的典型加利福尼亞地震將意味著無論車站的間隔程度如何，遍布約32公里的盲區。在那個圓圈內，根本沒有時間根據p浪來傳播警報，然後在更大的s浪中罷工。儘管如此，為了給盡可能多的人提供最好的警告，應在已知故障的城市區域間隔不到10公里的車站，該團隊寫去年地震研究信。
除非加利福尼亞州決定為ShakeAlert的下一步提供資金，否則所有此類建議仍然純粹是理論上的。為了真正的運營，國家將需要在全州建立數百個地震和GPS站，並進行巨大的公共教育工作，以告訴人們一旦獲得地震警報，該怎麼辦。伯克利地震實驗室的運營經理佩吉·海爾維格（Peggy Hellweg）說：“預警的預警是您不知道該怎麼辦不是預警。”
建造和運營加利福尼亞州五年的成本為8000萬美元；一個太平洋西北系統將需要另外4000萬美元。在最初的五年後，整個西海岸的運營成本每年將每年1600萬美元。這大約是該地區目前在地震監測上花費的兩倍。
加利福尼亞州緊急服務辦公室的任務是為該州的捐款找到錢；這是為了向後報告，並在6月底之前對系統的外觀進行選擇。如果在2016年1月之前找不到錢，則需要地震預警系統的法律到期。
然而，在立法推動和新的技術發展之間，科學家希望有一個預警系統，可以在下一次大地震之前為西海岸居民購買關鍵時間。加州理工學院的地震學家托馬斯·希頓（Thomas Heaton）說：“在開發新思想和將這些思想變成實際上有效的事物方面，看到如此猖ramp的進步真是太神奇了。” “對我們來說，這是一個非常激動人心的時刻。”
加利福尼亞大學伯克利分校的表現要比現有的應用程序（稱為Myquake）更好，該應用程序顯示了有關最近加利福尼亞州最近地震的事後信息。下一代應用程序MyShake正在測試中，並在地震開始時會提醒用戶。電話：hocus-ocus/istockphoto;屏幕：MyQuake UC Berkeley地震應用
個人地震探測器
很有可能，您的口袋裡有地震探測器。
地震專家正在尋找新的非傳統數據來源，以充實傳統的地震監測。任何可以測量搖動並將其鉤到跟踪其位置的網絡中的設備都有可能成為地質捕捉器。在加利福尼亞，大約有1600萬張智能手機適合該描述。
在加利福尼亞大學，伯克利分校，理查德·艾倫（Richard Allen）和他的同事正在開發一個名為MyShake的智能手機應用程序，該應用程序使用手機的內置加速度計來感知地震震動。
艾倫說：“這永遠不會取代我們傳統的地震網絡。” “這只是數據的附加來源。”他說，當今手機內部的加速度計可以檢測到撞擊10公里以內的5.0級地震，並且很快應該能夠在100公里內檢測到3.0級。由於地震在如此龐大的區域上蕩漾，科學家可以將地震搖動的分佈段與背包中徘徊的單個iPhone區分開。
沒有智能手機的人可以成為地震網絡的一部分，該網絡使用螺栓固定在房屋和辦公室地板上並連接到互聯網連接的計算機的小加速度計。地震捕捉器軟件監視其2,000多個傳感器的信號，並且通過組合可以排除諸如卡車隆隆聲或撞擊的來源。由於地質的範圍可能會有所不同，因此鄰里地質捕捉者所測量的搖動可以揭示哪些地址在給定的地震中特別容易受到傷害。 “這很有意義，” USGS帕薩迪納辦事處的地震學家伊麗莎白·科克倫（Elizabeth Cochran）說。
眾包地震傳感器是一種方法。另一個是在線監視地震聊天的流動。地震學家RémyBossu在法國斯特拉斯堡的歐洲 - 中期地震中心網站上觀看交通，以了解誰可能剛剛感覺到地震並跑到互聯網上進行檢查。科羅拉多州戈爾登的USGS的保羅·厄爾（Paul Earle）使用Twitter通過在推文中搜索關鍵字“地震”來確認地面搖晃。
