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美國海底地震監測應用中的厘米級傳感新技術
目前，日本、智利等許多沿海國家，都在研究海底地殼活動監測技術。環太平洋地震帶的地質斷層產生地球上最猛烈的地震，對人類社會造成巨大災難。2004年，印尼海底地震引發大海嘯，將近25萬人在巨浪中喪生。其中，美國西海岸便處在這一地震帶上。
發明家杰瑞·帕羅斯發明的石英傳感器，將海底監測的精確度提高到厘米級別。資料圖
該公司在俄勒岡州沿岸海域安裝了6個石英壓力傳感器，監測地殼運動變化。資料圖
石英傳感器可測量其上的水壓變化，糾正其他干擾后，海洋科學家可將海底的上下移動精確到1厘米。資料圖
發明家杰瑞·帕羅斯發明的石英傳感器，將海底監測的精確度提高到厘米級別。資料圖
為此，家住美國西部華盛頓州的79歲的發明家杰瑞·帕羅斯，便嘗試用實際行動規避風險。具有商業和科研的雙重背景的他，發明了一款用于地震監測的石英傳感器，一個排球大小的金屬架內部，傳感器通過上下移動感應大氣壓力的微小變化，甚至開關門造成的氣壓變化都能被它捕捉到。
在海底應用中，傳感儀器可以感應水壓的變化，從而推測海底深處的震動。據了解，帕羅斯發明的這些傳感器網絡，可以揭示哪些海底斷層是無害的，哪些又有可能在為下一次大地震積攢能量。
帕羅斯希望基于自己的發明打造一個海洋地震預警系統。目前，他向華盛頓大學捐贈了200萬美元研究資金，與大學科研人員在太平洋西北海岸海域進行測試。
該公司在俄勒岡州沿岸海域安裝了6個石英壓力傳感器，監測地殼運動變化。資料圖
在陸地上，工程師可以使用全球定位系統（GPS）來測量跟蹤細微的地質運動跡象。但相比陸地，在海底進行地質運動監測則困難且昂貴。得益于最近幾年監測工具和部署方式的創新，海底測量學才逐漸趕上向陸地測量的水平。
石英傳感器可測量其上的水壓變化，糾正其他干擾后，海洋科學家可將海底的上下移動精確到1厘米。資料圖
帕羅斯開設的Paroscientific公司，是制造海洋壓力傳感器的公司之一。目前，該公司在俄勒岡州沿岸的海域安裝了六個石英壓力傳感器，監測地殼的運動變化狀況。石英具有壓電效應，受到壓力會產生電荷。利用這一特性，Paroscientific在50年前開始研發能夠測量加速度、壓力變化和溫度等物理因素的石英傳感器。部署在海底的石英傳感器可測量其上的水壓變化，在糾正了波浪和潮汐帶來的干擾之后，海洋學家能將海底的上下移動精確到1厘米。
早在1983年，Paroscientific傳感器就參與了美國國家海洋和大氣管理局的海嘯觀測系統，對太平洋地區的海洋運動進行監測。2004年印尼發生大海嘯，帕羅斯向華盛頓大學捐贈100萬美元促進傳感器網絡的研發。在這筆捐贈以及2012年的另一筆100萬美元捐款的幫助下，大學研究人員設計和測試新一代海底壓力傳感器。
據了解，目前，由斯克里普斯研究所和華盛頓大學聯合研發的海底測量儀，被部署到俄勒岡州海岸和俯沖帶之間的海底中。研究人員將搜集到的數據與數學模型進行對比，有望在十年內對海底斷層狀況得出結論。
不過，即便是最好的壓力傳感器，也只能揭示海底板塊上-下一個維度的運動，而無法檢測到水平方向的位移。研究者使用另一種手段彌補這一不足。科學家們在海底以兩、三公里的間隔放置轉發器。每隔上差不多一年的時間，科學家乘坐科研船測定轉發器的準確位置信息。通過計算信通過海水的時間，研究者可以判斷與上次測量時相比，海底是否發生了水平移動。
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