论文Global earthquake detection and warning using Android phones（基于安卓手机的全球地震监测与预警系统）发表于2025年7月的《Science》期刊，该文介绍了“Android Earthquake Alerts（AEA）”系统的设计、运行机制、性能评估及用户反馈分析。
论文作者为Richard M. Allen, Alexei Barski, Micah Berman, Robert Bosch,Youngmin Cho, Xia Summer Jiang, Yun- Ling Lee, Steve Malkos, S. Mostafa Mousavi, Patrick Robertson, Boone Spooner, Marc Stogaitis, Nivetha Thiruverahan, Greg Wimpey，来自Google LLC, Mountain View, CA, USA. Seismological Laboratory, University of California,Berkeley, Berkeley, CA, USA. Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University,Cambridge, MA, USA和Google Germany GmbH, Munich, Germany.
一、研究背景与动机
尽管当前地震预测在空间分布上的准确性已有较高水平，抗震建筑设计能力也相对成熟，但全球仍频繁遭受破坏性地震。尤其在欠发达地区，抗震基础设施建设滞后，替代老旧建筑成本高、周期长。因此，地震预警（EEW）成为一种可快速部署、成本低廉的减灾补充手段。传统EEW系统依赖部署在地面上的高精度地震仪网络，而这类基础设施在很多地震高风险国家尚未覆盖。
随着智能手机的广泛普及，尤其是Android系统占据全球约70%的市场份额，其内置的加速度传感器为构建全球化的地震监测网络提供了可能。尽管其灵敏度不如专业地震仪，但可用于感知较大地震引发的震动，尤其在人群密集区域具有优势。
二、基于Android手机的地震检测原理与系统实现
Android Earthquake Alerts（AEA）系统基于以下核心机制：
- 检测机制：
- 当手机静止时，其加速度计会监测突然的加速度变化（例如地震产生的P波与S波）；
- 若满足触发条件，手机将上传相关加速度数据与粗略地理位置至Google服务器；
- 服务器将所有上报信息进行时间-空间聚类，判断是否存在潜在地震源；
- 一旦达成高置信度的震源判断，系统将估算震中、发震时间、震级并发布预警。
- 部署形式：
- 作为Google Play服务核心组件，默认启用，无需用户手动激活；
- 具备全球部署能力，尤其在人口密集地区。
- 检测能力：
- 自2021年4月至2024年3月，共检测到11,231次地震，震级分布从M1.9至M7.8；
- 全球可检测M≥4.5地震并发出预警，尤其在近岸100km范围内表现出较好灵敏度；
- 检测能力依赖于手机密度及非地震噪声（如交通、雷暴）水平。
三、震级估算与检测精度提升
震级的快速与准确估计是EEW系统中的关键挑战。AEA在3年内通过以下方式显著提升精度：
- 首次震级估计的中位数误差从0.50下降至0.25；
- 最大震级估计误差从1.02下降至0.70；
- 采用区域性检测模型，结合不同地区的构造特性、震动衰减规律与建筑物响应差异，进行数据驱动的修正；
- 各地修正因子范围为+0.6至−1.4震级单位。
四、预警发布与覆盖效果
AEA系统的预警发布机制具有以下特点：
- 覆盖范围：
- 截至2024年5月，AEA在98个国家提供预警服务；
- 美国由ShakeAlert系统生成地震信息，AEA负责发送；其他国家由Android系统自行检测、判断与推送。
- 预警级别：
- 地震预估震级M≥4.5，且对应区域预计震感强度MMI ≥3；
- 发布两类信息：
- TakeAction（强烈警告）：预计震感为MMI≥5；
- BeAware（轻震提醒）：预计震感为MMI 3-4。
- 推送策略：
- 推送区域依据震中位置、震级与深度构建八边形区域；
- TakeAction警告采用更强音效、全屏显示，可穿透勿扰模式；
- BeAware提醒则为普通通知形式。
五、典型案例分析与系统评估
论文中分析了多次典型地震事件以评估AEA预警效果：
- 菲律宾M6.7地震（2023年11月）：
- 首次预警生成时间：OT后18.3秒，初始估计M5.5；
- 最大预估M6.5出现在OT后28.6秒；
- 最快的TakeAction预警比S波早2-8秒到达；
- 多达250万台设备收到预警。
- 尼泊尔M5.7地震（2023年11月）：
- 由于震中附近人口稀少，前50km范围内未能提前发出警告；
- 超过1000万次BeAware提醒被推送。
- 土耳其M7.8 & M7.5双震事件（2023年2月）：
- AEA检测到双震，但第一震初始估值偏低（4.5）；
- 事后改进算法后，能够更快（6.3秒）估算出M7.4并发布TakeAction警告，可覆盖158km范围，提前35秒；
- BeAware提醒覆盖604km范围，涉及6700万人。
六、用户反馈与行为响应
用户反馈调查（N=1,555,006，覆盖2023.2至2024.4）揭示了AEA系统的社会接受度与行为影响：
- 有效性评分：
- 平均评分为4.7（满分5），85%的用户认为“非常有用”；
- 即使未感受到震动者，也有79%给出高评分。
- 震感情况：
- 85%的接收者感受到震动；
- 其中53%感受到“强烈”震动，32%“轻微”震动。
- 接收时机：
- 36%用户在震前接收到预警，28%在震中，23%在震后；
- TakeAction警告震前接收比例较低（14%），但也反映出其在强震区域的紧迫性。
- 行为响应：
- BeAware接收者中14%采取DCHO（蹲下、掩护、抓牢）行动；
- TakeAction接收者中有28%执行DCHO，是以往EEW调查中最高比例；
- 其他常见反应包括：分享给他人（30%）、等待震动确认（25%）、上网查询（20%）。
- 信任度：
- 84%用户表示更信任AEA系统，13%保持不变，仅3%减少信任；
- 系统开启3年后，只有0.1%的用户选择关闭该服务。
七、对全球地震预警系统的启示
- AEA系统验证了消费级手机传感器可构建密集、全球覆盖的地震感知网络；
- 相较传统EEW系统，AEA在提示频率、误报率、用户接受度等方面具备竞争力；
- 教育功能与信息提示是AEA另一个重要价值，特别是在用户未感到震动时也能增强系统信任；
- 尽管面对M>7.5强震仍存在估值延迟和触发抖动干扰问题，AEA已通过算法更新优化预警质量；
- AEA系统的未来方向包括：
- 提供更细致的震后强度图（类似ShakeMap）；
- 利用小震数据填补地震监测空白区域；
- 支持区域地震危险性建模与应急响应优化。