新冠疫情封锁使全球各地的地震活动都有所减少。
地震活动最常与地震、火山、海啸和山体滑坡相关联,但人类活动也会引起地震活动。
日常的人类活动会产生通过地面传播的振动,被称为“人为噪声”。
2020年3月至5月间,77个国家的人为噪声平均下降了50%。
地震活动不仅来自地震、火山和山体滑坡。日常的人类活动也会产生通过地面以地震波形式传播的振动,我们称之为“人为噪声”。
当疫情封锁措施使日常生活陷入停顿时,它不仅改变了地表的生活,也减少了排放进入大气的排放量。它还减弱了我们脚下的人为噪声,在城市环境中尤为明显。我们的新研究发表于《科学》杂志,是首个在全球范围内分析这些变化的研究,并显示出全球各地地震噪声几乎同步减少。
我们发现,2020年3月至5月间,77个国家的地震噪声平均下降了50%。即使在偏远地区以及地下数百米深的钻孔中,也观测到了地震封锁效应。
这些变化与人类活动减少的独立估计结果相吻合。这意味着,我们可以利用公开可用的地震数据,追踪封锁措施的成效,以及各国在措施解除后恢复正常生活的速度。
我们可以使用称为地震仪的灵敏科学仪器记录通过地面传播的振动。传统上,这些仪器设置在远离城市地区的安静场所。这是因为地表人类活动产生的高频振动会形成一种尖锐的嗡嗡声,干扰我们的数据,使监测地震和火山等自然事件变得更加困难。

除了全球数以千计的高端专业监测站之外,公民科学传感器网络近年来迅速增长,由个人和学校安装。这些传感器通常位于城市环境中,其数据一般与全球地震学家群体公开共享。
我们的研究起源于主要作者、比利时皇家天文台的地震学家托马斯·勒科克(Thomas Lecocq)认为,高效分析来自全球各地数据这一问题的最佳解决方法,是分享他的方法给地震学界。
这促成了一项团队合作,用以下载、处理和分析来自传感器及监测站的大量数TB数据,并形成了一项独特的合作,涉及来自27个国家66个机构的76位作者。这一全球性群体,以及开放数据和科学共享的原则,对于我们的研究能在如此短的时间内完成至关重要。
地震封锁波
通过分析全球300多个地震台站长达数月至数年的数据集,我们的研究得以表明,许多国家的地震噪声都有所减少。这使我们得以直观呈现由此形成的“地震封锁波”:先是在1月底经过中国,3月到达意大利,随后扩散至世界其他地区。虽然2020年地震次数并未减少,但这一地震噪声安静期是有记录以来最长、最显著的全球人为地震噪声减少事件。
地震噪声降幅最大的地区是人口最密集的区域,例如新加坡和纽约市。但在德国黑森林和纳米比亚小城鲁农杜等较为安静的地区,同样观测到了降幅。在学校和大学周边采集的数据中,降幅尤为明显。
在特定区域,地震噪声的下降幅度与当地记录的人员流动变化之间存在高度吻合。这一人员流动变化是通过谷歌和苹果公开提供的手机数据测得的谷歌和苹果)。这种相关性意味着,公开的地震数据可以作为追踪人类活动的广泛替代指标,几乎能够实时反映变化:人们减少出行,地震噪声便迅速降低。我们还可以利用地震数据了解疫情封锁及复工对人类活动的影响,且不侵犯个人隐私,因为我们并不依赖个人的行踪数据。
更广泛地看,地震封锁将有助于我们区分地震噪声的人为成因与自然成因。限制措施的逐步放宽,将使我们能够监测不同人类活动对地震噪声的影响,并有助于更好地理解人为噪声来源。
地震噪声的减少还为我们提供了契机,使我们能够在没有人为干扰的情况下聆听地球的自然振动。我们已报告了首个证据,表明此前被掩盖的地震信号,尤其是在白天,在封锁期间于城市地区的地震仪上显现得更加清晰。我们希望我们的工作能够推动进一步研究关于地震封锁的课题,旨在寻找此前隐藏的地震和火山信号。

