人工智能在黃石公園下發現8.6萬次隱藏地震

　　美國黃石國家公園是熱門的旅游景區，也是美國歷史上第一個國家公園。時至今日，在它的地下深處仍然涌動著地球上地震最頻繁的火山活動網。在一項7月18日發表于《科學進展》的研究中，研究人員利用機器學習重新調查了黃石破火山口15年間的歷史地震數據。他們重新探測并確定震級的地震數量約是先前記錄的10倍。

美國黃石公園。 圖片來源：Shutterstock

　　破火山口與由向外爆炸形成的火山口不同，是指火山噴發后，其下方的巖漿庫排空，導致上方地表塌陷而形成的大型洼地或凹陷。在黃石公園，有一個橫跨懷俄明州、愛達荷州和蒙大拿州部分區域的破火山口，其歷史目錄包含了2008年至2022年間的86276次地震。利用更好的數據收集和系統分析，這項研究顯著改善了對火山和地震系統的既有認知。

　　在應用機器學習之前，地震通常是由訓練有素的專家來人工探測的。這一過程耗時長、成本高，所探測到的地震事件數量通常也少于機器學習。近年來，機器學習引發數據挖掘熱潮，地震學家們重新審視存儲在世界各地數據中心的大量歷史波形數據，從而更多地了解全球未知的地震區域。

　　論文作者之一、加拿大西安大略大學工程學教授 Bing Li 表示：“如果要以人工手動點擊所有數據來尋找地震，那是根本做不到的。這不可擴展。”

　　這項研究的一個關鍵發現是，在黃石公園記錄到的地震中，超過一半屬于地震群，即在相對較短時間內在相對較小區域內擴散和移動的、相互關聯的小地震群。這和余震不同，余震是指在同一大致區域內跟隨較大主震發生的較小地震。

　　“雖然黃石和其他火山各有特點，但我們希望這些見解也能應用于其他地方。”Bing Li說，“通過理解地震群等地震活動模式，我們可以改進安全措施，更好地向公眾告知潛在風險，甚至能在有地熱流前景的地區引導地熱能源開發遠離危險區域。”

　　研究還表明，與南加州乃至破火山口外等地區觀察到的更典型的成熟斷層結構相比，黃石破火山口下的地震群發生在相對不成熟的粗糙斷層結構上。研究人員認為，這些地震群是由緩慢移動的地下水和突然爆發的流體的混合作用引起的。

　　“在很大程度上，我們還沒有系統理解地震群中的一次地震是如何觸發另一次的。我們只能間接測量事件之間的時空間隔。”Bing Li指出。“但現在，我們擁有了一個關于黃石破火山口下方更詳實的地震活動目錄，我們可以應用統計學方法來幫助我們量化此前未發現過的地震群，進而研究它們，看看我們能從中學到什么。”

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.adv6484