因為全世界人類被禁足,地震科學的研究數據瞬間變精準了

在比利時,封城讓背景雜訊明顯降低;同樣的狀況也出現在英國、美國等國家。圖片來源:nature

【為什麼我們要挑選這篇文章】新冠肺炎導致城市封城、工廠停工,除了空氣汙染程度降低外,近期比利時地震學家發現,封城降低了背景雜訊,讓探測儀更精準探測地震與火山資訊。或許,現在是進行地震研究的一個良好時機吧!(責任編輯:郭家宏)

至今仍未停止傳播的新冠肺炎病毒,讓全國一座座城市逐漸封閉起來,人們被要求蜷縮在家裡不能外出,由於人類的自肅,不少野生動物開始大搖大擺地進入城市,自由覓食、生活。

比如,英國的羊、日本的鹿、泰國的猴子、義大利的野豬等等。

由於人類活動的減少,研究人員發現,不同地區的空氣狀況都得到了相當程度的改善,地球的自轉活動也受到了一定的影響。比利時皇家天文台地震學家 Thomas Lecocq 甚至表示,隨著地震雜訊(即地球地殼震動的活躍度)的下降,探測器能夠發現震級較小的地震,這促進了火山活動和其他地震活動的監測工作。

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疫情導致封城、停工,降低空氣污染的程度

來自中國(爆發的第一個震央)和義大利(第二個疫情重點國)的衛星數據顯示,由於封鎖限制了人員和貨物的流動以及工廠生產東西的能力,污染大幅度下降。美國也面臨同樣的變化,隨著疫情的迅速傳播,市長和州長已宣佈相關措施要求人們自我隔離措施。

為了追蹤影響,Earter 製作了一張互動地圖,用於對比疫情前後全球各地的空氣變化情況,該地圖在 Google Earth Engine 上運行,使用的是歐洲航天局的 Sentinel-5P 衛星收集的數據,該衛星繞地球旋轉以捕獲各種類型的數據。

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由於二氧化氮最能夠反應人類活動,因此 Sentinel 衛星數據主要呈現的是二氧化氮的變化情況,互動地圖利用的數據來自 2019 年 12 月到 2020 年 3 月 20 日期間的四張快照(snapshots)。

在中國,研究人員評估了 1,600 個站點的空氣質量數據,並將其與各城市的官方記錄和冠狀病毒行動計劃進行了比較。他們發現,在採取了防冠狀病毒措施但沒有完全封鎖的城市,空氣明顯更清潔,污染更少,這些城市的 PM2.5 水平每立方公尺下降了 8.40 微克(8%),PM2.5 測量值降低了 13.9 微克/立方公尺(17%)。空氣污染總量下降 22.3 微克/立方公尺,與正常水平相比下降了 25%。

比如,由於空氣品質,此前科學家認為北京「不宜居住」,全國範圍內,由燃料和煤燃燒產生的煙霧覆蓋層不僅使視線模糊,每年甚至數千人因此死亡。但是從前後的衛星對比圖象中可以看到,與數百萬人被封鎖的一月初相比,二月二氧化氮的排放顯著下降。

美國太空總署的科學家說到,「這是我第一次看到大範圍內如此大的落差」。

在美國,相關變化也同樣顯著。

比如加州,加州自 3 月 19 日起就要求人們就地庇護,許多地區甚至提前關閉。從下圖中可以看到,1 月到 3 月,加州市區的污染減少了,這也影響延伸到了邊境,在聖地亞哥不遠的蒂華納(Tijuana),污染幾乎完全消失,埃爾帕索(El Paso)和華雷斯(Juarez)的情況也是如此。

雖然沒有明令要求隔離,但鹽湖城、鳳凰城、拉斯維加斯等地的居民和企業的行為都受到了不同程度的限制,這也再次表明了人類行為對環境的影響。

封城降低背景雜訊,讓地震探測儀能更好地探測餘震位置

就像車輛和工業機械的運動能造成震動,地震這類自然活動也會導致地球地殼活動,儘管單個震動源的影響比較小,但合在一起就產生了背景雜訊,而這些背景雜訊會削弱地震學家探測其他同頻訊號的能力。

Thomas Lecocq 表示,通常來說,地震雜訊的下降僅發生在聖誕節左右,但是目前,在比利時的布魯塞爾,已經觀測到了雜訊下降。

Lecocq 說,天文台地震測量儀的數據顯示,布魯塞爾防控新冠病毒蔓延的措施使得人為產生的地震雜訊下降了大約三分之一,這些措施包括:從 3 月 14 日開始關閉學校、餐廳和其他公共場所;從 3 月 18 日開始禁止所有不必要的旅行。

他還補充道,目前地震雜訊的降低增強了天文台設備的敏感性,提升了對與雜訊相同高頻段波的探測能力,天文台設備的地表地震測量儀現在對小地震和採石場爆炸的敏感度幾乎和深埋 100 公尺鑽孔中的探測器一樣。

「現在的比利時真的變得非常安靜」

布魯塞爾居民被要求居家,城市街道空空蕩蕩。

Lecocq 並不是唯一注意到封城影響的人。

倫敦帝國理工學院地球科學與工程系的教師斯蒂芬.希克斯(Stephen Hicks)在推特上發佈了一張圖表,從圖中可以看到,採取隔離措施後英國的平均地震雜訊水平較低:

帕薩迪納加州理工學院地球物理學研究生 Celeste Labedz 在推特上稱,洛杉磯地震台也發現了相似的雜訊下降,她還說到,「這種下降非常不自然」。

華盛頓特區地震學合作研究協會(Incorporated Research Institutions for Seismology)的地震學家 Andy Frassetto 說,如果未來幾個月繼續封城,全球的城市探測儀將能比以往更好地探測地震餘震位置,「研究人員可以收到攜帶更少雜訊的訊號,從而分離出更多的訊息。」

雜訊減少對地震學家探測地殼也有好處,他們通常利用自然發生的背景震動,如海浪撞擊的震動,來開展工作,由於火山活動和地下水位變化會影響這些自然波的傳播速度,科學家可以通過監測震盪波到達給定探測器所需的時間來研究這些事件。

Lecocq 說,人為雜訊的下降能提高探測器對相似頻率自然波的敏感度。這的確是個實現更好測量的好機會。

新墨西哥州阿爾伯克基市美國地質調查局的地質學家 Emily Wolin 說,不是所有的地震監測站都能發現象布魯塞爾觀測到的那麼明顯的影響。為了避免人類雜訊,許多監測站都有意坐落於偏遠地區或深埋地下的鑽孔中。

她說,就所記錄高頻雜訊的程度而言,這些監測站應該能發現小幅下降,或根本未發生變化。

(本文經合作夥伴 大數據文摘 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈全球封城进行时:人类行为最小化,地球自转等活动受到影响 〉。首圖來源:nature

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