在地面震動多發的日本，未來發生大地面震動是不可避免的。但在未來，可能更容易因應地面震動的發生。東京大學正在開發捕捉地面震動發生時以光速傳播的重力變化技術。如果該技術得以實施，像2011年的東日本大地面震動那種遠離陸地的地面震動將有可能提前10秒以上發佈緊急地面震動預警。這將有助於確保人們的安全，更易於保存社會基礎設施。研究人員計劃在2050年前後將該技術投入實際使用。

東京大學正在開發的測量重力梯度的裝置。2024年將利用該裝置實施地面震動觀測驗證實驗

205X年，南海海溝發生大地面震動。在地面震動發生的瞬間，距離震源100多公里的地面上設置的重力觀測裝置立即開始捕捉訊號，日本氣象廳發佈緊急地面震動預警。新幹線應急煞俥，核能電廠停止運行。當人們完成了緊急安全防範措施後，第一次晃動終於到來。

目前的緊急地面震動預警是利用地震儀來捕捉名爲P波的地震波引起的地面晃動，預測最大震度等併發布通知的。P波的傳播速度比引起強烈晃動的S波快，因此能夠在造成重大有效能損失之前就提醒人們注意。在東日本大地面震動中，P波在地面震動發生後約22秒被捕捉到，日本氣象廳在約9秒後發佈了預警。

緊急地面震動預警自2007年開始面向公衆提供以來得到了廣泛應用。然而，在震源附近的地方，可能無法及時發佈預警。因爲P波的速度雖然快達約7公里/秒，但只有S波的2倍左右。在東日本大地震央強度達到6強的宮城縣石卷市，發佈預警後 S波到達僅用了2秒鐘。

作爲捕捉地面震動的新資訊源備受期待的是重力。發生地面震動時，震源附近的岩石密度會發生變化，重力也隨之發生微弱的變化。這種變化是以光速（約爲30萬公里/秒）傳播的，因此如果能檢測到，發佈預警的時間就可以大幅提前。

東京大學的安東正樹副教授和龜伸樹副教授等人組成的研究團隊正在開發利用「重力梯度」（隨着重力變化而形成）觀測裝置實施地面震動早期預警的系統。具體來說，將兩根由金屬等製成的棒杆交叉懸掛在裝置内，利用雷射擷取發生重力變化時棒杆的微弱旋轉變化。爲提高精度，採取措施消除了來自地面的振動，並設置在極低溫度下以防止由熱引起的振動。

這款名爲「TOBA」的裝置於2009年完成了初期模式。最初是爲了觀測來自太空的重力波而開發的，2017年後又開始將其應用於觀測地面震動引起的重力變化，併爲這兩個用途不斷提升靈敏度。

這款裝置要實施的超高靈敏度性能目標是，實施相距1000公里的兩個砝碼因爲重力變化而相互接近1奈米（奈米爲10億分之1米）時也能夠檢測出來。如果這個靈敏度能實施，那麼100公里外發生的芮氏（M）6級以上的地面震動將可以比現在提前10秒以上發佈預警。在日本全國部署該裝置構建觀測網的話，還能大致確定震源的位置。

安東副教授表示：「技術上完全可以在2050年前後實施早期預警系統」。如果能夠從實際地面震動中獲得重力變化的資料，將加速系統的開發。預定在2024年起動裝置的驗證實驗。

建立多方位觀測方法至關重要

近年來，地面震動引起的重力變化的相關研究取得了顯著進展。2017年，法國的一個研究團隊宣佈，在東日本大地面震動的地震儀資料中捕捉到了重力變化的訊號。2022年5月又發佈了透過該訊號快速、準確地推測地面震動規模的方法。在過去，很容易低估M8以上的大地面震動的規模，也很難準確地預測海嘯的高度等。

然而，地震儀並不是爲捕捉重力變化而設計的，所以即使重力發生變化，也無法在1分鐘之内檢測出來。東京大學的龜伸樹副教授表示：「地震儀擷取的重力訊號可以用於防災，但不能提前緊急地面震動預警的時間。」

另一方面，安東副教授等人開發的重力梯度觀測裝置也不是萬能的。根據裝置的特性，目前採用的是觀測重力變化中週期約爲10秒變化的方法。由於週期比較長，分辨訊號和噪音需要幾秒鐘的時間。從地面震動發生到發佈預警大約需要10秒鐘，如果震源位於內陸較淺的位置，也很難及時發佈預警。

還有采用在近海海床設置地震儀，以便及時探測搖晃和海嘯的「海床觀測網」等嘗試。除了建立多方位觀測方法的同時，平時就提供防災資訊以便人們能及時快速因應也很重要。

日文：尾崎達也、《日經產業新聞》，2022/6/10
中文：JST客觀日本編輯部