在地震多發的日本，未來發生大地震是不可避免的。但在未來，可能更容易應對地震的發生。東京大學正在開發捕捉地震發生時以光速傳播的重力變化技術。如果該技術得以實現，像2011年的東日本大地震那種遠離陸地的地震將有可能提前10秒以上發布緊急地震預警。這將有助於確保人們的安全，更易於保護社會基礎設施。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震觀測驗證實驗

205X年，南海海溝發生大地震。在地震發生的瞬間，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信號，日本氣象廳發布緊急地震預警。新幹線應急煞俥，核電站停止運行。當人們完成了緊急安全防範措施後，第一次晃動終於到來。

目前的緊急地震預警是利用地震儀來捕捉名為P波的地震波引起的地面晃動，預測最大震度等並發布通知的。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損失之前就提醒人們注意。在東日本大地震央，P波在地震發生後約22秒被捕捉到，日本氣象廳在約9秒後發布了預警。

緊急地震預警自2007年開始面向公眾提供以來得到了廣泛應用。然而，在震源附近的地方，可能無法及時發布預警。因為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，發布預警後 S波到達僅用了2秒鐘。

作為捕捉地震的新資訊源備受期待的是重力。發生地震時，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（約為30萬公里/秒）傳播的，因此如果能檢測到，發布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」（隨著重力變化而形成）觀測裝置實現地震早期預警的系統。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。為提高精度，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。

這款名為「TOBA」的裝置於2009年完成了初期模型。最初是為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震引起的重力變化，並為這兩個用途不斷提升靈敏度。

這款裝置要實現的超高靈敏度性能目標是，實現相距1000公里的兩個砝碼因為重力變化而相互接近1奈米（奈米為10億分之1米）時也能夠檢測出來。如果這個靈敏度能實現，那麼100公里外發生的芮氏（M）6級以上的地震將可以比現在提前10秒以上發布預警。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年前後實現早期預警系統」。如果能夠從實際地震央獲得重力變化的數據，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，地震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，在東日本大地震的地震儀數據中捕捉到了重力變化的信號。2022年5月又發布了通過該信號快速、準確地推測地震規模的方法。在過去，很容易低估M8以上的大地震的規模，也很難準確地預測海嘯的高度等。

然而，地震儀並不是為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：「地震儀擷取的重力信號可以用於防災，但不能提前緊急地震預警的時間。」

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為10秒變化的方法。由於週期比較長，分辨信號和噪音需要幾秒鐘的時間。從地震發生到發布預警大約需要10秒鐘，如果震源位於內陸較淺的位置，也很難及時發布預警。

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應對也很重要。

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