创新背景

台风接近陆地时会带来海浪、海啸等，海啸给许多沿海地区造成了巨大的破坏。而当巨大的海浪进入海湾时，微观层面上会发生一些人们几乎察觉不到的事情。

创新过程

被称为μ介子的高能粒子一直存在于大气中，可以轻松穿过大质量物体。μ介子会无害地穿过普通物质，在许多领域都有应用前景。大气中的μ介子粒子，由来自太空的宇宙射线产生，被额外的水体积散射得比其他方式略多，这意味着通过海湾的μ介子数量会随着海洋的膨胀而变化。

东京大学Muographix的Hiroyuki Tanaka教授一直在探索μ介子的应用，发现它们可以被用来观察火山内部，甚至探测古代地震。而在气象现象方面，特别是海啸，μ介子也能发挥作用。

东京湾海底超千米测深探测器（TS-HKMSDD）是世界上第一个水下μ介子天文台，探测器在海啸期间探测到不同的μ介子活动。TS-HKMSDD测量通过其上方海域的μ介子，计算隧道上方水量的变化，在2021年准确检测台风后的轻度海啸。

水下μ介子天文台在海啸期间探测到不同的μ介子活动，探测方式对应于用其他方法测量的海浪。结合这些读数，研究摒弃了其他有缺点的办法，使用Mugraph数据来准确模拟海平面的变化。

Mugraphy利用高能μ介子（>几十GeV）的强大穿透能力及其相对论效应，通过识别μ介子穿过物体的位置并随后在二维平面上创建穿透μ介子数量的图来映射内部空间分布。高能μ介子起源于银河宇宙射线（GCR），GCR主要由质子和α粒子组成。这些带电粒子通常被加速到接近光速。宇宙射线与地球大气相互作用，并产生μ介子。Mugraphy利用μ介子的特性，特别是它们的穿透性和普遍性，用于各种应用，包括可视化火山，隧道，天然洞穴和文化遗产的内部结构。

与潮汐计、卫星、浮标或海底本身的传感器等的测量海平面变化的方法相比，安装在海底隧道中的TS-HKMSDD和基于它的将来的仪器可以更便宜地建造和运行，进入也更容易，并且由于它们没有活动部件，因此不会受到物理磨损。至关重要的是，TS-HKMSDD的数据既实时又高度准确，这是使其适合可靠的预警系统的两个关键标准。

创新关键点

基于μ介子的特性和Mugraphy创建海底超千米测深探测器，对台风后的海浪和海啸进行预测。

创新价值

新的海啸预测数据实时且高度准确，对于减少海啸带来的损失具有积极作用，有助于推动气象现象研究发展。