偏远的法拉隆群岛地震台站得到关键升级

1月下旬，伯克利地震实验室（Berkeley Seismological Laboratory）的七名工程师乘坐直升机进入距离旧金山金门30英里的法拉隆群岛（Farallon Islands），这是一个被风吹拂、几乎没有树木的岛屿链，执行为期八天的任务，以升级该实验室最偏远但最关键的地震站之一。

该站是北加州为数不多的位于危险的圣安德烈亚斯断层西侧的台站之一，对加州大学伯克利分校的181台台站地震网络至关重要，该台站与美国地质调查局（USGS）网络和加州地震预警系统（CEEWS）相连，以监测地震并提供数据以警告加州人地震活动。由加州州长紧急服务办公室 （Cal OES） 赞助的加州大学伯克利分校开发的 MyShake 应用程序使用该网络为太平洋海岸居民提供有关潜在震动的早期预警。

然而，暴雨和猛烈的风已经对法拉隆岛东南部拥有30年历史的户外站造成了损失，法拉隆岛是法拉隆群岛国家野生动物保护区内最大的岛屿，这是美国鱼类和野生动物管理局的保护区，禁止公众进入，也是阿拉斯加以外太平洋沿岸最大的海鸟筑巢地。过时的地震传感器被包裹在一个岩石冢中，以防风，但被称为灰烬风暴海燕的小型海鸟似乎也钻了进去进行保护。入侵的家鼠已经嵌套在传感器的电子元件中。

多年来，设备维护一直参差不齐，通常只能通过乘船在波涛汹涌的海面上往返六个小时才能实现。

“这是伯克利在1990年代开始建立伯克利数字地震网络时最早放置的仪器之一，”地震学实验室主任理查德·艾伦（Richard Allen）在陪同他的工作人员对过时的台站进行调查时说。“从那以后，它已经升级了几次，但这是我们真正将其变成一个最先进的站点的机会，在那里我们的噪音水平要低得多，我们可以真正检测到该地区正在发生的所有地震。

1月30日，当艾伦和工程师们到达时，空气中弥漫着海狮的尖叫声，海狮的叫声就在一箭之遥的搅动入口处。他们在岛上停留的时间是为了避开即将到来的海鸟筑巢季节，例如海燕和卡辛的 auklets，它们的巢穴完全围绕着铺设车站电缆的人行道。

罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校

但他们无法避免恶劣的天气。在他们逗留期间，冬季最严重的风暴席卷而来，阵风高达每小时75英里。船员们不得不穿着防风服工作，而盐雾和雨水在几天内就生锈了他们的工具。

“无论如何，Farallon站点总是很嘈杂，因为风暴和鸟类。翻新 – 它实际上相当于一个全新的站 – 将提供更高质量的数据和更高的可靠性，“加州大学伯克利分校地球和行星科学教授艾伦说。“我们不希望车站宕机。”

急需的升级

在过去的六年里，伯克利地震实验室团队一直在升级北加州网络的地震台站，在此过程中，他们绕过离网的大麻种植，修复被熊撕裂的电线，偶尔修复被破坏的设备。

罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校

但是，法拉隆群岛车站的升级是迄今为止最具异国情调的地点，具有独特的挑战。考虑到圣安德烈亚斯断层靠近旧金山和人口稠密的湾区，这是一个关键的改进。

地震通常起源于断层线，因此精确定位震中需要在断层两侧安装传感器——四个站点必须检测到地震，然后才能通过 MyShake 触发警报。MyShake 的基础 ShakeAlert 和 CEEWS 向加州各地的机构和企业提供地震警报，自 2019 年 10 月开始运营以来，在发出的 115 个警报中，只有 3 个误报。

其中两个错误警报是针对尤里卡附近的门多西诺角附近的地震，圣安德烈亚斯断层位于近海，没有任何密切的监测站来准确确定位置和震级。另一个错误警报发生在加利福尼亚州和内华达州的边界，伯克利地震实验室在那里也几乎没有台站。

“总的来说，这是一个相当壮观的表现，但我们错过了网络边缘的地震，”艾伦说，并强调需要升级法拉隆群岛站点。

罗伯特·桑德斯，加州大学伯克利分校

这项工作需要大量的设备，包括凿岩机和电缆，以至于需要从半月湾机场往返七架直升机来运送它和机组人员。在1月30日至2月7日期间，工程师们建造了新的Farallon站并测试了传感器，并躺在岛上两座没有暖气的隔板房之一。

他们在岛上发现的是一个尘土飞扬的电子设备架，其历史可追溯到1994年，被推到现在杂乱无章的木匠店的一侧，这是1905年用岩石和水泥建造的营房中唯一剩下的部分。该设备连接到位于一百码外的室外宽带传感器，隐藏在一堆用喷涂泡沫粘在一起的岩石下。泡沫上的孔里有羽毛，证明了多年来鸟类在那里筑巢的事实。

生锈的通信天线和旧的GPS天线罩（一种保护雷达天线免受天气影响的结构）完善了该站的网络。

在团队任务结束时，除了岩石包裹的地震仪外，所有旧设备都被拆除并返回伯克利。

面向下一代的网络

取而代之的是，该团队安装了两种类型的加速度计 – 最先进的强运动传感器，这是大多数地震台站的核心，以及能够检测经常被忽视的小地震的宽带地震仪。这些仪器现在用螺栓固定在水泥地基上，用玻璃珠装在一个保护性的铝制圆柱体内，并通过用螺栓固定在岩石上的闪亮不锈钢盒子来抵御风和动物。

Alvaro Median，加州大学伯克利分校

用于测量水平运动的新型 GPS 天线伸入空中 6 英尺，由四个环氧树脂花岗岩支柱支撑;铺设了新的电缆;新的电子设备现在放在木工车间的防鼠柜内;一根新天线从商店的屋顶线上方窥视，将实时数据发送到加州大学旧金山分校的接收器。

多亏了几个月的计划和出色的团队合作，“事情进展得非常顺利，”领导团队的乔纳·梅里特（Jonah Merritt）说。“老实说，这是我们完成过的最复杂的项目。”

伯克利地震实验室的科学家们现在正在校准传感器并审查数据，这是任何站点上线之前长达数月的调试过程的一部分。

扎克·阿列克西，加州大学伯克利分校

由Cal OES资助的改造后的Farallon车站是加州大学伯克利分校最后升级的车站之一，由于难以进入，它是最昂贵的，额外的运输成本高于大陆升级的典型成本。只剩下四个车站。所有这些都由联邦和州政府通过 USGS 和 Cal OES 提供的赠款资助。艾伦说，从加利福尼亚到华盛顿的1,675个站点的整个ShakeAlert网络现在已经完成了91%，包括由加州大学伯克利分校，加州理工学院，加州地质调查局和美国地质调查局以及华盛顿大学和俄勒冈大学管理的网络。

加州大学伯克利分校的网络还针对全球地震活动的基础研究进行了优化，并研究了该州断层地下部分的增量运动。该实验室感兴趣的一个主要领域是，较小的地震，称为微震，是否可以提供有关深层隐藏的断层几何形状的更多信息，也许有一天，可以精确定位最容易发生近期破裂的区域，从而缩小地震的预期窗口从一代人到十年。

杰里米·卡普兰（Jeremy Kaplan），加州大学伯克利分校

“伯克利的所有电台都有两个传感器：一个强运动仪器和一个宽带仪器，”艾伦说。这对地震预警是有好处的，因为现在我们有两个传感器，我们实际上希望两个传感器都能就正在发生的地震达成一致。宽带传感器是一种更灵敏的仪器，因此它使我们能够探测到更小的地震。这为研究目标提供了信息，我们可以探测到这些较小震级的地震，并利用它来成像断层，并更快地了解地震的统计特性。

艾伦说，地震台站的升级确保了未来强大的预警系统。

“我们不仅想建立一个地震传感网络，”他说，“而且要为下一代建立一个网络。

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