卫星能揭示地震的哪些信息?

詹姆斯·杰克逊解释了卫星如何在地震后寻找地形变化。发现活动的模式可以提供一种预测未来事件的方法。
2010年2月14日

采访

詹姆斯·杰克逊教授,剑桥大学

海地地震已经过去几个星期了,由于灾难的严重程度,整个海地的情况仍然是新闻热点。但是实际的地震本身呢?科学家们从观察地震后的陆地开始了解到什么?詹姆斯·杰克逊是剑桥大学的活动构造学教授,他和我们在一起。你好詹姆斯。

詹姆斯-你好。

克里斯-欢迎来到裸体科学家。金宝搏app最新下载请告诉我们,如果可以的话,科学家们现在是如何开始跟踪海地发生的事情,试图更多地了解导致它的原因,以及未来可能发生的事情。

詹姆斯:我们现在有了一系列的技巧,我们可以用它们来做一个真正的法医工作,无论地震发生在哪里。有些是基于太空的技术,其中一种叫做雷达干涉测量法。我们这里用的是卫星,卫星经过地球上空,向地球表面发射雷达波束,然后反射回卫星。这类似于人们习惯听到的雷达如何监控飞机或船只,通过发送波束并测量返回所需的时间来寻找海上的其他船只,从而告诉你目标距离多远。

这些卫星所做的就是飞越地球表面。他们在地震前拍摄了一张地面图像,然后在地震后拍摄了另一张地面图像。然后你可以比较两者,看看地面是如何移动的。我们现在可以在地球的大部分陆地表面上相当有规律地这样做,我们可以测量地面移动了多少,精确到几厘米。也许这对你来说听起来很大或很小——几厘米——但是地震的实际信号——厘米地震地面移动的量-在2到5米之间。信噪比非常好;这很容易看出来。当然,它有各种各样的问题。这颗卫星本身在极轨道上,这意味着它从北向南运行,地球在它下面旋转。所以卫星在地球上做了一个轨道,每次它绕地球转的时候,地球转得多一点,所以它在不同的地方做了一个轨道。所以卫星每隔30或40天就会在同一轨道上重复一次。

这就是为什么我们看到地震发生和现在我们得到数据之间有一点延迟。

詹姆斯:是的,数据正在传送过来。但并非所有的卫星都是一样的。还有一个我们需要注意的影响就是这些卫星并不是设计来做这个的。所以在那里的卫星主要是用来监测海面的,因为你可以很容易和准确地监测任何地方海面的高度,这就是你如何监测像El Niño这样的事情,大的天气影响,这是把这些卫星放在那里的真正原因。所以它们被设计用来观察海洋,你有一个特定的最佳波长,大约是5厘米。这对土地来说不是很好,因为它会分散掉5厘米大小的东西,比如树叶。和地方丛林比如伊斯帕尼奥拉岛——以及加勒比海的大部分地区——都被丛林覆盖,所以情况不太好。所以还有另一颗卫星,它使用的波长更长,大约是15厘米。这很好,它能透过树看到东西。但它不像其他的那样经常重复,所以我们必须等很长时间才能得到数据。但我们现在有伊斯帕尼奥拉岛的一些图像。

克里斯:这说明了什么?我们能从中学到什么?根据这些卫星所揭示的信息,我们最初对事件的怀疑是否正确?

詹姆斯:是的,因为我们还可以通过其他方式获得(相同的信息)。我们也有地震学,通过地震发出的声音,来了解发生了什么,我们也可以使用GPS,这是地面上点的精确运动。这与汽车卫星导航系统使用的技术相同,但更加精确。所以这些东西结合在一起比单独一个强大得多。

克里斯-它们揭示了什么?

詹姆斯:它们揭示了断层移动的长度,移动了多少,移动最多的地方,断层的滑动分布情况,以及地震后地面是如何移动的。你看到的是地面在移动。它上下移动,并向侧面移动:在这次地震中移动几米——但如果它在数百次地震中这样做数百次,它就会形成一个景观。所以你学到的是地貌和这些断层运动方式之间的关系。然后你就能在断层移动之前识别出地形上的信号。所以你可以去一个地方说,“是的。我知道这片土地为什么是这个样子,因为我以前在别的地方见过。”这就是拯救生命的方式。在加利福尼亚和日本这样的地方,这一步是相当常规的,这让工程师们知道他们要面对的是什么,并设计出不会倒塌的东西。

Chris:当然,有一个问题是地球上的每个地方都是不同的,或者你可以说,每个地方在某种程度上都是独特的,海地的情况不一定适用于其他地方。所以会有一定程度的地理特殊性,不是吗?因此,我认为你需要有一个长期的数据集,以便更接近地了解地球表面的那一部分是如何表现和行为的。

詹姆斯:情况不同。海地被丛林覆盖,伊朗被沙漠覆盖,更容易看到东西。断层移动的方式并没有太大不同,因为它们遵循非常基本的物理定律,我们在这个层面上理解这些定律。我们知道如果你移动一个那么大的断层会发生什么,以及它移动的方式。可能很难在景观中看到信号,因为它们没有被保存在雨水非常多或被冰或雪覆盖的地方。比在沙漠里更难看清。所以,这就是为什么我们一直在做这些事情因为你是对的,你基本上建立了一个经验数据库,你在某些地方看到了故事的片段,但你认出了你看不到的片段,因为实际上,你在其他地方见过它们。

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