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2021年03月08日
应用人工智能实时估算地震震源破裂面获突破性进展

中国科学技术大学地球和空间科学学院张捷教授课题组在监测地震、应用人工智能实时估算地震震源破裂机制参数领域取得了突破性进展,这一研究成果于2021年3月4日发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

地震的发生是震源处岩石的破裂和错动过程,可以采用两个相对错动面的走向、倾向及倾角等参数描述,称为地震震源机制解。这个震源断层破裂面的特征与震源所辐射的地震波之间有一定的关系,因此,从多台地面地震记录反推地震震源机制是监测地震的一项重要工作,相关的信息可以帮助揭示震源处岩体的破裂和运动特征,从而推断断层的破裂方向、破裂速度与应力降等参数。震源机制解也能帮助预测海啸、预测强余震的可能分布、以及揭示震源附近的应力分布状况等。从地震记录推算地震震源机制是个计算耗时的过程,自1938年地震学家第一次开始推算地震断层面解,震源机制参数一直是个研究性问题。目前世界各地地震监测台网在地震速报信息里只有发震时刻、震级、地点和深度,不包括震源机制参数,地震发生几分钟或更长的时间后才报出震源机制参数。

采用人工智能方法有效地解决了这个复杂计算问题。应用完备的理论地震大数据训练人工智能神经网络,完善了该系统的准确性和可靠性,当地震发生后,实际地震数据进入人工智能系统,在不到1秒的时间内系统准确地估算出震源机制参数(见图1),大量实际数据测试证实了该方法的有效性,实现了该领域的重要突破。

图1:采用地质模型计算的理论数据训练神经网络,当地震发生时,实际地震数据用于预测地震震源机制参数。

该成果目前正在转化成实际运行的功能,近期将在中国科学技术大学和中国地震局合作研发的“智能地动”人工智能地震监测系统上试运行。参与这项科研工作的人员包括博士后况文欢(后加入斯坦福大学)和研究生袁聪聪(后加入哈佛大学)。

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-021-21670-x


地球和空间科学学院、科研部)

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