地震是地球表層或表層下的振動所造成的地面震動。但是人類地震預報的水平還僅限於通過歷史地震活動的研究，對地震活動做出粗略的中長期預報。如下圖所示的過去幾十年的地震分布記錄。
地震目前仍無法準確預測發生時間，但通常地震發生之前都會有一些自然現象，特別是較大的地震發生之前的各類異常現象。最新研究顯示，日本有史以來最強烈的地震（2011年9級地震，造成15500多人喪生）的幾個月前，其地群從東向西轉移。
這些轉移運動被研究人員稱為「擺動」，可能會提醒地震學家未來發生較大的俯衝帶地震的更大風險。這些破壞性事件發生在地球的一個構造板塊滑到另一個構造板塊下方的地方。推力不足會阻塞或束縛大地，直到阻塞最終被撕裂或破壞並導致地震。該重大研究結果發表在今天的《自然》雜誌上。
該研究團隊由德國、智利、美國、中國科學家組成，論文作者之一為目前在德國波茨坦地球科學研究中心從事研究的中國學者鄧志國（Zhiguo Deng）。
論文作者之一、地球科學教授麥可·貝維斯說：「日本發生的事情是巨大而緩慢的擺動，這是以前從未觀察到的。」他說，這種晃動對於站在地震區的人來說是無法察覺到的，在5到7個月的時間內，每個月僅移動幾個毫米。但是，在3月11日東北地震發生前的幾個月中，分布在日本各地的1000多個GPS站記錄的數據中顯示出明顯的運動。
研究團隊對這些數據進行了分析，發現土地發生了反向變化，即東移約4至8毫米，然後向西，然後向東地擺動。這些運動明顯不同於地球陸地不斷發生的穩定和周期性變化。
貝維斯說：「地震時地表被分裂成總是以一種或另一種方式運動的板塊。」 「運動並不稀奇。但這種運動風格非同尋常。」
貝維斯說，這種擺動可能表明，在地震發生前的幾個月中，菲律賓海底的板塊開始發生「緩慢滑坡事件」，這是日本海底兩個相鄰大洋板塊相對緩和和「無聲」的下衝，最終引發的地震。大規模的向西和向下傾斜，將太平洋板塊推到日本之下，產生了震撼整個國家的強大地震波。
2011年那場地震在整個日本造成了廣泛的破壞。它永久性地將日本主島的大部分地區向東轉移了幾米。它激發了超過40米高的海嘯。超過45萬人失去了家園。福島第一核電站的幾個核反應堆被融化，向大氣中不斷輸送有毒的放射性物質，迫使附近的數千人遠離家園。這是自車諾比以來最嚴重的核災難。
研究地震和板塊構造的研究人員試圖查明下一次大地震的近似震級，並預測可能發生地震的地點和時間。地震發生在 「何時」比在「哪裡」要困難得多，但要重要得多。
研究人員表示，這項研究的結果無法預測全球某些隱沒帶的地震，因為它們沒有所需的GPS系統。隱沒帶（英語：subduction zone），也稱俯衝帶、消減帶，指地球的巖石圈中對流的沉降流（downwelling）所在的地區。
2011年，日本擁有世界上最大、功能最強大的GPS監控系統之一。該系統提供了足夠的數據，並使研究團隊能夠確定在地震發生前的幾個月中土地質量的變化。
其他國家，包括智利和蘇門答臘，分別在2010年和2004年遭受毀滅性地震和海嘯襲擊，在這些災難發生時，這些國家缺乏地震監察系統。
研究人員分析了2010年智利地震的類似數據，並發現了類似擺動的證據。貝德福德說，數據「僅足以捕獲信號」。他說：「我們確實需要儘快用高密度GPS網絡監視所有主要的隱沒帶。」
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