重力信号とAIを使用した津波の予測

科学者たちは、地震計によって記録された重力信号からリアルタイムで大地震のマグニチュードを推定できるAIアルゴリズムを開発しました。 最終的に、この新しいデジタルツールは、より信頼性が高く、より高速な津波警報システムのセットアップを可能にする可能性があります。

過去30年間で、地震とそれに伴う津波により、ほぼ100万人の命が奪われました。 設定されている警報システムは地震波の解析に基づいていますが、非常に大きな地震の場合には効果がありません。 測定された信号は、振幅が約7.5のしきい値を超えるとすぐに飽和する傾向があります。 この困難は、2011年の福島のように、深刻な結果をもたらす可能性があります。日本のシステムでは、地震のマグニチュードを9ではなく8と推定し、高さを超えると3メートルの波が発生するため、今後の津波を予測できませんでした。 15メートルの。 IRD(開発研究所)とロスアラモス国立天文台(米国の研究所)の研究者を集めた国際的な研究チームは、大地震の規模を即座に推定できる新しい数値ツールを開発しました。 あなたの作品は 自然

この研究は、超電導重力計と呼ばれる測定器のおかげで、2016年にPEGS(Prompt Elasto-Gravity Signal)と呼ばれる信号の発見から始まりました。 これらのPEGは、大地震の発生に伴う巨大な岩石の動きによって生成される重力信号です。 「福島地震の際、長さ500km、幅200kmの質量が数秒で数メートル移動しました。 IRDのリサーチアソシエイトであるクエンティンブレテリーは説明します。 この動く質量は地球の重力場を乱しました。 この擾乱は、光速で重力波のように伝播します。 したがって、PEGSは地震波よりもはるかに速く移動するため、警告に非常に役立ちます。 »»

2017年の研究では、地震計からこの信号を測定できることが示されました。これは、このデバイスが地面の加速度を記録する機能を持ち、重力が加速度であるためです。 信号が非常に弱いことを除けば、地震波の約百万分の1です。 この研究の研究者は、PEGSから最近の大地震のマグニチュードを推定できる人工知能アルゴリズムを開発しました。

より正確には、科学者は、過去の大地震に関する十分なデータがないため、合成データ、つまり「偽の地震」を使用して深層学習アルゴリズムをトレーニングしました。 「私たちは世界中の何十万もの人工地震についてモデルを訓練しました」と研究者は説明します。 それらのマグニチュードを変化させ、地震ごとに、地震観測所のネットワーク全体で予想されるPEGSを計算しました。 信号に加えて、地球は絶えず動いていて、フラットな信号の代わりに常に小さな振動があるため、「ノイズ」を追加しました。 この仮想仕事を使用して、毎秒非常に大きな地震の規模と場所を推定するアルゴリズムをトレーニングしました。 »»

マグニチュード8.2を超える地震の信頼できる推定

次に、この新しいモデルは、過去のデータ、特に福島地震で得られたデータに対してテストされました。 結果:2分で、彼は正確なマグニチュード、この場合は9.0、つまり地震が最大マグニチュードに達するまでにかかった時間を推定することができました。 アルゴリズムの唯一の制限は、信号が弱くなりすぎて測定できないため、8.2未満の地震のマグニチュードを推定できないことです。 「マグニチュード8.2未満の地震が重大な津波を発生させる可能性は低いため、これは津波警報の問題ではありません。」クエンティン・ブレテリーは言います。

研究者たちは現在、このシステムをペルーに導入し、日本にも設置したいと考えています。 将来の開発のための手段の中で、彼らは別のアルゴリズムを開発することによって信号を「ノイズ除去」しようとするつもりです。 この作業の目的は、機器によって恒久的に記録された小さな振動からPEGSを抽出し、マグニチュード8.2未満の地震を推定できるようにすることです。

別の研究アプローチは、このシステムを世界規模で拡大することです。 「地震波の場合、これは興味深いことではありませんでした。なぜなら、地震波が惑星の反対側に到達するまでに、津波はすでに発生しているはずですが、重力波の場合、理論的には可能です。 世界のすべての地震観測所を使用することで、分析するデータも増え、8.2未満のマグニチュードを検出できる可能性があります。 他の利点は、現在それを開発するためのリソースを持っていない世界の地域に実行可能な警告システムを設置することです。」 研究者を締めくくる。

Sako Masahiro

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