地震預警之所以困難，很大原因是我們對它的了解還不夠，而只有對其發生規律有足夠的認識，人類才能有效應對這一自然災害。
進入21世紀的10多年，地球上發生了20多次震級超過8級的大地震，其中絕大部分發生在環太平洋和環印度洋的俯衝帶附近。有些俯衝帶大地震導致海溝附近的海底發生超過10米甚至幾十米的移動，從而引發大海嘯，造成巨大的人員傷亡和財產損失。
地球上發生的大地震大部分都是俯衝帶逆衝大地震，它們的破裂規律是否真「有跡可循」？
近日，中國科大地球和空間科學學院「地震與地球內部物理實驗室」的姚華建教授及其美國的合作者，採用了一種先進的「壓縮感知」的算法，系統地研究了21世紀發生的4個震級最大(均超過8.5級)的俯衝帶逆衝大地震。
經分析，研究者驚喜地發現，這些大地震破裂過程中釋放的不同頻率的能量，隨深度存在明顯變化的關係，即低頻能量的釋放主要位於俯衝板塊的較淺部，但高頻能量的釋放主要來源於俯衝板塊的較深部。
這一發現意義何在？姚華建說，研究俯衝帶大地震破裂過程中不同頻率能量釋放的位置對於我們了解地震破裂所引起的斷層移動量大小的空間分布較為重要。比如，一些大海嘯地震，通常是由於俯衝板塊的淺部發生了大範圍的破裂和移動，同時對應著大量的低頻能量的釋放。因而，研究對於認識海嘯地震的發生和預警有著積極的作用。
該研究還系統分析了這些大地震能量輻射與地震破裂所引發的斷層滑移量及早期餘震空間分布的關係。姚華建說，之前雖然有研究對比過大地震能量釋放與斷層滑移量之間的關係，但傳統的方法並不能很好地確定較低頻能量的空間分布，而且也沒有系統比較主震之後早期餘震與地震破裂時不同頻率能量釋放及斷層移動量之間的空間分布關係。但這三者之間的關係，影響人們對地震破裂規律的準確認識，因而該項研究具有首創性。
研究發現，深度不等的俯衝板塊，會釋放不同頻率的能量，所在區域發生地震的概率也不同。進一步分析則得出，大地震低頻能量(如小於0.1赫茲)釋放的俯衝板塊淺部區域(約小於15公裡深度)通常伴隨著很大的斷層移動量和較少的早期餘震。淺部大的斷層移動可以導致海底發生大的錯動，是大地震所引發海嘯的主要區域；約在15—35公裡深度的俯衝板塊區域，主要釋放中高頻率的能量(如0.1到0.4赫茲)，同時伴隨著較大的斷層移動量，餘震也主要集中在該區域；深度約在35—45公裡範圍的俯衝板塊較深部位，是高頻能量(如高於0.4赫茲)釋放的主要區域，在地震破裂中移動量一般較小，一般難以產生大的地震。
姚華建說，俯衝帶大地震發震的震中，一般位於俯衝板塊15—35公裡的深度位置，該深度範圍是俯衝帶大地震孕育的主要區域。大地震在震中斷層區域發生初始破裂後會朝各個方向傳播並釋放出大量的不同頻率地震波能量，有的破裂能到達淺部，從而引發海嘯。
該研究成果發表在3月19日的《美國科學院院刊》上。業內專家評論，該項研究揭示了俯衝帶大地震破裂的規律，有助於我們認識地震破裂的機理。而要取得有效的地震和海嘯預警作用，還需要科學家進一步的研究，弄清背後的機制。