远处警报声大作，紧接着脚下的地面开始摇晃，将你惊醒。你趴下、掩盖、抓住坚固的东西，担心这是否是那场大地震。
遗憾的是，根据《科学》杂志今天发表的一项研究，在最初的几分钟里，即使是专家也无法得知。研究人员发现，在地震发生的最初几秒钟内，真的无法判断地震会有多大。
地震最常用的衡量标准是震级，即地震源的大小。目前无法可靠地预测地震何时发生。但地震的震动会持续一段时间，从几秒钟到几分钟不等。尽早了解地震的规模，可以帮助人们更好地为冲击做好准备。
“当人们开始研发预警系统时，一些人认为最终的震级是可以预测的，”该研究的作者之一 Men-Andrin Meier 说。
然而，通过整合全球 100 多次大地震（7.0 级或更高）的信息，他们发现，震动实际上遵循着非常相似的模式。地震开始，震级线性上升，达到顶峰，然后回落，在数据中形成一个粗糙的三角形或“^”形。对于经历震动的人来说，这意味着只有当震动开始减弱时，你才知道已经达到了顶峰。
“我认为这是一篇非常重要的论文，”哥伦比亚大学地球物理学家 Christopher Scholz 说，他没有参与这项研究。“我并不惊讶，我亲身经历过这种现象。”
Scholz 在 2011 年东北太平洋海域地震后不久曾在东京，当时余震仍在震动该国。
“你会感觉到地表波越来越强烈，越来越强烈，直到震动开始减弱，你才不知道它何时会停止，”Scholz 说。“你会想，什么时候会停止？会有多大？”
如此简单的模式，你可能会想，为什么人们以前没有注意到。这是因为要整合所有这些信息所需的观测技术和计算能力，直到相对较近的时期才出现。
问题是，直接观测地震真的很难。这可能听起来很奇怪，因为我们看到了它们造成的破坏，也感受到了脚下大地的震动。但地质颤抖的源头通常对科学家来说是完全无法接近的。例如，本周袭击墨西哥城的地震，其震源不仅距离首都直线距离超过 100 英里，而且位于地表以下 30 多英里深处，远离任何能够确切显示大地裂开并释放能量波的摄像机或仪器。
但是，如果你无法直接观测到像这次这样的地震的发生，那么间接观测就必须足够了。为了获得这项研究中使用的数据，Meier 的同事 Lingling Ye 收集了世界各地在不同地震中观测到的地表震动数据。
“Lingling 试图弄清楚的是，断层在空间和时间上的演变情况，”Meier 说。
对于每一次地震，Ye 不仅会查看离事件最近的地震仪捕捉到的跳跃曲线，还会收集来自可能也捕捉到地球运动的遥远地区的读数。来自日本或德国地震仪的信息可能包含有关断层的不同细节，从而提供事件全貌。然后，Ye 将所有这些信息整合起来，以了解事件期间震级如何增加和减少。
Meier 等研究人员希望，尽管他们无法立即判断“大地震”是否正在逼近某个城市，但他们的研究可以帮助地震预警系统找出如何在测量数据开始涌入时，快速处理并向更广泛的区域发送更新信息，而不会变成“惊弓之鸟”。
Meier 说，人们试图回答的关键问题是如何设计一个预警系统，该系统能够产生最少数量的虚假警报和最多数量的正确警报。
这需要更多的研究。Meier 指出，虽然他们研究的所有地震都遵循相同的总体模式，但也有一些奇怪的异常情况。
“他们的论文部分表明，那些非常大的地震，比 [8 级] 大得多的地震，可能存在一些尚未得到解释的差异，”Scholz 说。
对于这些地震，斜率可能比较小的地震更锯齿状，仍然是大致的三角形拟合线，但在该线两侧的实际震动中存在一些大的（或非常小的）偏差。研究人员需要做更多的深入研究才能了解原因。
除了仅关注 7 级以上的地震外，这篇论文还专门研究了俯冲带地震，即地壳一个部分滑到另一个部分下方的地震。未来的研究可能会探讨相同的模式是否也适用于其他情况下的地震，例如地壳板块相互滑动的地区。
“还有很多未解之谜，我们才刚刚开始，而不是结束。这是第一次壮观的观测，”Meier 说。“现在我们要弄清楚这一切意味着什么。”
