Используя обобщенные данные измерений из глобальной сети смартфонов Android, мы разработали систему, которая обнаруживает землетрясения, предоставляет пользователям ранние предупреждения и укрепляет доверие пользователей с каждым успешным оповещением.
Быстрые ссылки
- Бумага
- Делиться
Землетрясения представляют собой постоянную угрозу для населенных пунктов по всему миру. Хотя мы и научились хорошо определять места, где они, скорее всего, произойдут, мы по-прежнему сталкиваемся с разрушительными последствиями, когда это случается. Что если бы мы могли дать людям несколько драгоценных секунд предупреждения до начала толчков? Этих секунд может быть достаточно, чтобы слезть с лестницы, отойти от опасных предметов и укрыться. В течение многих лет это было целью систем раннего предупреждения о землетрясениях (РЗЗ). Но дорогостоящие сейсмические сети, на которые они опираются, просто отсутствуют во многих наиболее сейсмоопасных регионах мира.
В статье «Глобальное обнаружение и предупреждение о землетрясениях с помощью телефонов Android», опубликованной в журнале Science , мы показываем, как превратили глобальную сеть смартфонов Android в мощную, компактную систему обнаружения землетрясений, которая помогает дополнить официальные системы предупреждения. За последние четыре года система Android Earthquake Alerts обнаружила тысячи землетрясений и отправила оповещения миллионам людей почти в 100 странах, часто предоставляя им решающие моменты, необходимые для того, чтобы укрыться до начала толчков. Оценка тысяч землетрясений, анализ конкретных примеров землетрясений и прямая обратная связь от пользователей позволяют системе постоянно улучшать свои показатели в ключевых областях, таких как оценка магнитуды, что делает оповещения более эффективными с течением времени.
Как это работает: глобальная сеть крошечных сейсмометров.
Акселерометр в телефоне Android, тот же самый датчик, который переворачивает экран при повороте набок, также может обнаруживать сотрясения земли во время землетрясения. Если стационарный телефон обнаруживает начальную, более быстро распространяющуюся P-волну землетрясения, он отправляет сигнал на наш сервер обнаружения землетрясений вместе с приблизительным местоположением места сотрясения.
Система быстро анализирует данные со множества телефонов, чтобы подтвердить факт землетрясения и оценить его местоположение и магнитуду. Цель — предупредить как можно больше людей до того, как до них дойдет более медленная и разрушительная S-волна землетрясения. Система рассылает два типа оповещений:
- Предупреждения BeAware — о возможном легком сотрясении воздуха.
- Оповещения TakeAction — при предполагаемом сильном сотрясении, которые захватывают экран телефона и воспроизводят громкий звук.
Для получения оповещений пользователям необходимо иметь подключение к Wi-Fi и/или мобильной сети, а также включить функции оповещений о землетрясениях и определение местоположения в настройках Android. Оповещения отправляются на основе приблизительного местоположения устройства, обеспечивающего конфиденциальность. Пользователи, которые не хотят получать эти оповещения, могут отключить функцию оповещений о землетрясениях в настройках устройства.
Светло-зелеными областями обозначены страны, где система оповещения о землетрясениях для Android в настоящее время обнаруживает землетрясения и отправляет оповещения. Красным цветом обозначены районы, где наблюдались сильные толчки ( модифицированная шкала Меркалли (MMI) 5+), а желтым — более слабые толчки (MMI 3-4). Серыми кругами обозначены другие регионы, где система Android не отправляла оповещения. Android также отправляет оповещения, сгенерированные системой ShakeAlert, в Калифорнии, Орегоне и Вашингтоне (темно-зеленым цветом).
Глобальная система социальной защиты
В апреле 2021 года мы начали внедрять оповещения, генерируемые обнаруженными устройствами Android, начиная с Новой Зеландии и Греции. К концу 2023 года система работала в 98 странах.
Система зафиксировала уже более 18 000 землетрясений, от небольших толчков магнитудой 1,9 до крупных землетрясений магнитудой 7,8. Для событий, достаточно значимых, чтобы предупредить людей, были выпущены оповещения о более чем 2000 землетрясениях, в результате чего на телефоны по всему миру было отправлено 790 миллионов оповещений.
Результатом стало примерно десятикратное увеличение числа людей, имеющих доступ к системам РЭБ. В 2019 году доступ к ним имели лишь около 250 миллионов человек. Сегодня, во многом благодаря системе Android, это число увеличилось до 2,5 миллиардов.
Благодаря внедрению операционной системы Android глобальный охват EEW значительно расширился.
Сложность оценки мощности землетрясения
Одна из самых сложных задач системы радиоэлектронной борьбы — оценка магнитуды землетрясения в режиме реального времени. Магнитуда показывает, насколько сильным было землетрясение, что, в свою очередь, определяет дальность распространения толчков и тех, кого необходимо оповестить. Правильная оценка имеет решающее значение — недооценка может привести к тому, что люди, находящиеся в опасности, не будут предупреждены; переоценка же чревата ложными тревогами, которые подорвут доверие общественности.
Проблема заключается в компромиссе между скоростью и точностью. Первые несколько секунд землетрясения предоставляют ограниченные данные, но каждая секунда, затраченная на оповещение, означает потерю секунды предупреждения для тех, кто находится в зоне воздействия.
За последние три года мы постоянно улучшали нашу оценку магнитуды. Медианная абсолютная ошибка нашей первой оценки магнитуды снизилась с 0,50 до всего лишь 0,25. При сравнении нашей системы с устоявшимися традиционными сейсмическими сетями точность оказывается аналогичной, а в некоторых случаях даже выше.
Эволюция ошибки оценки магнитуды землетрясения в системе оповещений о землетрясениях для Android за последние три года. Для одного землетрясения система выполняет несколько обнаружений по мере сбора новых данных. Первая оценка важна, поскольку она определяет максимальное время предупреждения, тогда как оценка максимальной магнитуды генерирует оповещение для наибольшей области.
Конкретные примеры
Итак, насколько хорошо это работает в условиях реального землетрясения? Рассмотрим три примера.
Во время землетрясения магнитудой 6,7 на Филиппинах в ноябре 2023 года наша система отправила первое предупреждение всего через 18,3 секунды после начала землетрясения. Люди, находившиеся ближе всего к эпицентру и испытывавшие наиболее сильную тряску, получили предупреждение в течение 15 секунд. Те, кто находился дальше и все еще ощущал умеренную тряску, получили предупреждение в течение минуты. В общей сложности было оповещено почти 2,5 миллиона человек.
Во время землетрясения магнитудой 5,7 в Непале в ноябре 2023 года первое предупреждение было выпущено через 15,6 секунды после начала землетрясения. Люди, почувствовавшие умеренную или сильную тряску, имели время предупреждения от 10 до 60 секунд. В результате было разослано более 10 миллионов предупреждений.
На этих диаграммах показано время, за которое люди получили предупреждение, в зависимости от того, насколько далеко они находились от эпицентра и насколько сильными были их сотрясения.
Более того, во время землетрясения магнитудой 6,2 в Турции в апреле 2025 года первое предупреждение было выпущено через 8,0 секунд после начала землетрясения. Люди, почувствовавшие умеренную или сильную тряску, имели время предупреждения от нескольких до 20 секунд. В этом случае было разослано более 11 миллионов предупреждений.
воспроизведение видео без звука зацикливание пауза видео без звука зацикливание включение звука видео выключение звука
Анимация, демонстрирующая, как телефоны регистрируют сотрясения во время землетрясения магнитудой 6,2 в Турции. Желтые точки обозначают телефоны, которые регистрируют сотрясения. Желтый круг показывает приблизительное местоположение P-волны, а красный круг — S-волны. Следует отметить, что телефоны могут регистрировать сотрясения и по другим причинам, помимо землетрясения, которое является источником шума, с которым система должна справляться. Время UTC во время события отображается в верхнем левом углу.
Учимся на отзывах пользователей.
Настоящая проверка любой системы оповещений — это то, насколько она полезна для людей. Мы включили в наши оповещения простой опрос, и отзывы оказались в подавляющем большинстве положительными. Из более чем 1,5 миллиона респондентов 85% сочли оповещения «очень полезными».
Вот некоторые из ключевых выводов:
- Люди ценят предупреждения, даже если не чувствуют толчков. Удивительно, но 79% людей, получивших оповещение, но не почувствовавших землетрясение, всё равно сочли его очень полезным. Это говорит о том, что люди ценят информированность о потенциальных опасностях в своём районе.
- Правильное оповещение имеет значение. Значительно больший процент людей, получивших оповещение TakeAction, сообщили о сильной дрожи по сравнению с теми, кто получил оповещение BeAware. Это показывает, что наша система хорошо справляется с различением легкой и потенциально опасной дрожи.
- Люди предпринимают действия. Среди тех, кто получил оповещение TakeAction, наиболее распространенным ответом было «Упади, укройся и держись». Это фантастический результат, показывающий, что эти оповещения побуждают людей предпринимать правильные, спасающие жизни действия.
Краткий обзор отзывов более 1,5 миллионов пользователей об их опыте использования оповещений о землетрясениях.
Будущее систем раннего предупреждения о землетрясениях
Самое интересное заключается в том, что наша система постоянно обучается и совершенствуется. Собранные данные помогают нам лучше понимать землетрясения и создавать более точные модели прогнозирования. В будущем эта система сможет не только предупреждать о землетрясениях, но и оперативно предоставлять информацию после землетрясения службам экстренного реагирования, помогая им быстро оценивать районы, наиболее нуждающиеся в помощи.
Мы рады и дальше демонстрировать, как устройства, которые так часто находятся у нас в карманах, могут способствовать созданию более информированного и безопасного мира.
Источник: research.google
