1、地球科学中人工智能的应用：背景、挑战与机遇

地球科学中人工智能的应用：背景、挑战与机遇

1. 背景与动机

当提及地球系统的概念时，大多数人脑海中首先浮现的可能是地震，因为地震是地球系统运动常见且直接的后果。Dr. Sun分享了他小时候经历地震的故事。20世纪90年代，一场地震袭击了他位于青藏高原东北边缘的家乡。他清晰地记得，悬挂在软线上的吊灯疯狂摇晃，大地震动、颤抖，他试图站起来，但震动传到腿上，使他完全无法行动，只能在地上爬行，双手紧紧抓住地面，感受着每一波地震波。几分钟后地震逐渐消退，作为一名中学生，他当时完全没有意识到死亡离自己如此之近，也不知道未来会怎样。幸运的是，天花板没有塌下来，砖墙也还立着。这是他最难忘的生死经历之一，那种无助的感觉在二十年后仍然清晰。离开家乡上大学后，该地区又多次遭受重大地震袭击，包括2008年的汶川地震（8.0级）和2010年的玉树地震（7.1级），成千上万的人因此丧生。

每天，像地震这样的自然灾害都在考验着人类的韧性，从个人到城市，许多实体都会感受到同样的无助。在经历了数百万次事件并积累了数千年的知识后，人类成为了地球上的主导物种。文明社会的力量对地球环境产生了影响。我们建造了摩天大楼、塔楼、房屋、道路、桥梁、工厂、船只、飞机、铁路、卫星和电网等，以改善生活并随时随地连接数十亿人。然而，所有支持我们文明的基础设施和物资都完全依赖于地球系统的稳定和顺畅循环。地球循环的任何干扰或破坏都可能造成毁灭性影响。

近年来，气候趋势和极端事件的增加造成了巨大的破坏，引起了地球科学家的关注。尽管建造了坚固的建筑物以承受大地震，并开发了天气预报系统以防止飓风、雪灾、洪水、山体滑坡和海啸造成的人员伤亡，从而大大降低了来自自然的威胁，但我们仍需保持警惕，因为危险仍然存在，而且强度和频率甚至可能增加。