自2021年以来,安卓手机上的地震预警系统已在全球检测到1000多次地震,有时能为人们提供15至60秒的预警时间

2023年8月,当莉莉·贝里独自在家时,她的手机突然发出刺耳警报:附近发生了5.1级地震。这一天本就危机四伏,热带风暴希拉里的残余正席卷洛杉矶地区。

这场”飓风地震”恍如末日降临。手机高频警报响起时,贝里立即从沙发上抱起爱犬躲进门框——震动很快接踵而至。

“值得庆幸的是警报显示的震级基本准确,”在这个地区居住超过30年的贝里说道。她家距离欧海市震中30英里(约48公里),实际震感并不强烈。

她说这个警报”让我非常有信心,在未来发生地震时,我可能有时间保护自己和亲人”。

贝里是过去四年里通过安卓原生地震预警系统接收警报的数百万人之一——包括在7级以上更强烈地震期间。

谷歌工程师周四在《科学》期刊发表的研究显示,基于安卓的全球算法能够检测早期地震活动,其预警效果与传统地面地震网络相当,而后者在许多地震多发国家尚未普及。

该系统自2021年起已在全球范围内检测到1000多次地震,有时能在地震波抵达前15秒至1分钟向人们发出警报。

运作机制

这个构想源自2015年谷歌为期一周的内部黑客马拉松活动。软件工程师马克·斯托盖提斯利用手机传感器搭建了全球网络的基础框架,随后与其他工程师共同完善了多年。

该系统通过手机加速度计运作——正是这个元件让你旋转手机时屏幕会随之转向。斯托盖提斯表示,该传感器还能探测震动,包括来自地下的震动波。

地震会产生不同类型的地震波:最先出现的纵波(P 波),以及传播较慢但通常破坏性更强的横波(S 波)。当地震发生时,手机传感器能检测到多数人无法感知的 P 波。当大量手机同时监测到这些振动时,会将信号及位置信息发送至谷歌地震监测服务器。算法通过分析波速等特征判断是否为地震,并估算震级强度,从而在更明显的震动到来前决定预警对象。

手机信号以接近光速传播远快于地震波的传播速度。

首个有效数据出现在2018年,当时安卓系统成功监测到安克雷奇发生的7.1级地震。该系统于2021年正式投入运营,目前已在98个国家启用。

如何接收预警

安卓手机的地震预警系统默认开启——只要定位服务处于激活状态,全球70%的智能手机都搭载这一功能。这意味着用户无需额外操作即可启用该系统。用户可通过手机设置查看该功能是否已激活。

静止状态且连接电源的手机最能有效检测地震波震动。

该警报极具辨识度:手机会发出尖锐的高音量铃声。在紧急情况下,警报还会附带文字提示(可通过手机设置进行测试)。这类”紧急行动”警报会突破所有勿扰模式限制,占据整个屏幕并显示”趴下、掩护、抓牢”或”保护自己”等指导信息。

距离震中较远的安卓用户可能会收到”注意警戒”通知,这类提示以常规安卓通知形式呈现,不会突破勿扰模式设置。

警报会链接到一个安全页面,其中包含地震后应采取的措施建议,以及由谷歌搜索提供的更多地震相关信息。

它还提供了一个用户调查链接,用于收集用户对警报和震动的反应信息,这些细节在新研究中有所阐述。

这些警报效果如何?

根据研究,截至2024年3月,该系统已检测并发布了1279次地震警报——其中仅有3次是误报。其中两次误报由雷暴天气触发,但地震预警团队负责人斯托盖蒂斯表示,他们已通过算法修复了该问题。

在收到警报的人群中,85%表示确实感受到了震动。约36%的用户在地面开始震动前收到警报,28%在震动过程中收到,另有23%在震动结束后才收到。

对于预估震级达7级或以上的强震,人们通常能获得最多15秒的预警时间。该系统对中等强度地震(至少5级)可提供长达1分钟的预警。

该系统仍面临意外故障。谷歌工程师斯托盖蒂斯表示,3 月份缅甸发生地震时,由于震前该地区服务中断,导致手机与谷歌服务器间的信号传输受阻。

该算法(以及任何地震预警系统)面临的最大挑战在于估算震级,尤其是较强地震的震级。

2023年2月,该系统曾低估土耳其地震震级并减少预警发送。斯托盖蒂斯表示团队已提升震级测算精度,发现部分误差源于手机内置加速度计的类型差异。

加州大学伯克利分校地震学实验室主任、地震早期预警团队成员理查德·艾伦表示:”运营一个真正全球性系统的优势在于,我们能记录更多地震的数据。我们拥有更多高强度地震案例可供持续学习。”

该系统的主要目标是提供早期预警,但艾伦表示这些数据也为更深入理解地震现象打开了大门。研究团队已观测到地面震动的不均衡分布现象,特别是在板块俯冲带区域——即一个板块滑入另一板块下方的地带。未来他们还能绘制震动分布图,为应急响应工作提供更精准的指导。

“每次发生大地震,我们都会努力改进系统并从中吸取经验,”斯托盖提斯说道。