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縱觀全球,地震預警如何“跑贏”地震波? 來源:中國氣象報 日期:2019年06月20日09:55

中國氣象報記者吳鵬 崔國輝

  據中國地震臺網正式測定,6月17日22時55分,四川省宜賓市長寧縣(北緯28.34度,東經104.90度)發生6.0級地震,震源深度16千米。據悉,宜賓提前10秒收到預警,樂山提前43秒收到預警,成都提前61秒收到預警。這為居民做好相關應對準備贏得了寶貴時間,從而減少了大量損失。

  縱觀全球,目前有4個國家提供了面向公眾的地震預警服務,分別為墨西哥、日本、中國、尼泊爾。其中,尼泊爾的全套地震預警技術由成都高新減災研究所提供。此外,美國、土耳其等國家也在積極研發地震預警系統。目前,這些地震預警系統建設進展如何?地震預警如何“跑贏”地震波?

  中國

  對長寧6.0級地震成功進行預警的是成都高新減災研究所研發的ICL地震預警系統,該系統于2011年正式開始運行。

  該系統由一個全自動的物聯網構成,在主要地震區布設了密集的地震預警監測儀,在地震發生后,利用電波比地震波傳播速度快的原理,可以提前幾秒到幾十秒向地震波還未到達地區的用戶自動發出地震預警警報。已有理論研究表明,預警時間為3秒,可使人員傷亡比減少14%;如果為10秒,人員傷亡比減少39% ;如果預警時間為20秒,可使人員傷亡比減少63%。

  2008年汶川地震之后,中國的地震預警系統開始迅速發展,目前我國的地震預警水平已經全球領先。

  據了解,成都高新減災研究所與地震部門合作建設的大陸地震預警網,覆蓋面積達220萬平方公里,覆蓋我國地震區人口90%,已成功預警蘆山7級地震、魯甸6.5級地震、九寨溝7級地震等52次破壞性地震,且未發生一次誤報、漏報。此外,該地震預警系統的平均響應時間(即從地震發生時刻到用戶收到預警信息的時間,響應時間越短表明該技術越優)是世界上最快的,比日本快30%。

  不僅如此,目前該系統平均響應時間、盲區半徑、震級偏差等關鍵核心技術均優于日本,使我國成為繼墨西哥、日本之后第三個具有地震預警能力的國家。

  墨西哥

  1985年墨西哥城8.1級地震促使墨西哥開始建設地震預警系統。

  墨西哥地震預警系統(SASMEX)的前身是“墨西哥城地震預警系統”(SAS)。SAS于1991年9月開始試運行,并于1993年8月正式向墨西哥城的民眾提供預警信息,是世界上第一個正式為公眾提供預警的地震預警系統。

  一般而言,SASMEX系統能夠提前60秒左右向墨西哥城提供預警,超過30秒向瓦哈卡市提供預警。例如,在2012年格雷羅-瓦哈卡地震期間,該系統提前25秒向瓦哈卡市提供了預警,提前45秒向奇爾潘辛戈和阿卡普爾科提供了預警,提前75秒向墨西哥城提供了預警。

  然而,該系統的覆蓋范圍有很大不足。在墨西哥城,2000萬人口中僅有約440萬人可以及時接收到預警信息。近年來,墨西哥通過新增監測儀、提升預警技術水平、擴大應用區域等方式,不斷完善該系統。

  值得一提的是,2005年,墨西哥國家理工學院的巴埃納·迪亞斯等人發明了一種地震預警系統,可以在地震波抵達前200秒通過手機向人們發送預警信號。

  日本

  1995年的阪神大地震促使日本發展全國性的地震預警系統。

  日本自2001年開始建設由1000個地震監測儀構成的監測網,以及覆蓋日本全境的“緊急地震速報系統”。

  該系統于2007年開始為日本全國民眾和工程服務。目前,相關研究人員也在積極提升系統可靠性,發展基于地震波動方程的地震預警新技術等。

  當前,日本國內有多套地震預警系統正在運行,包括面向公眾的緊急地震速報系統和面向新干線鐵路系統的地震早期檢知警報系統(UrEDAS)等。

  美國

  2018年10月,美國加州理工學院科學家研發出地震提前“預警系統”(Shake Alert),該系統可通過手機應用軟件提前10秒至30秒將地震警報發送給每一個人,幫助加州百姓提前做好預防地震的各項準備,進而減少地震所造成的生命和財產損失。

  這些年,加州理工學院科學家在地震預防領域做出了很多努力,他們在國際知名的地震實驗室用帕沙迪那市現有的光纖網制作了由5萬個地震儀組成的地震預警系統,極大地提高了該系統偵測地殼運動的能力;安裝在帕沙迪那噴氣動力實驗室的“先進快速影響分析”系統為美國太空總署提供了地震和其他災害的高清地圖,這一信息有助于政府部門快速做出災后重建計劃;研發的災后個人緊急尋覓系統(FINDER)通過微波感應器來探測災后廢墟下的人類脈動信號,該儀器在2017年墨西哥城大地震中得到了應用。

  根據聯邦緊急管理局(FEMA)的調查統計,美國77%的地震都發生在美國西岸的加州、俄勒岡和華盛頓州,每年僅美國西部因地震造成的損失就高達41億美元。人類對水、電、氣、網絡、通信設備和交通運輸的高度依賴,讓地震的危害變得越來越大。在這種背景下,地震提前預警系統就顯得尤為重要。

  此外,一些科學家當前正利用人工智能等新技術來預測地震。例如,2017年,來自劍橋大學、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室以及波士頓大學的研究人員,利用一個特殊系統在實驗室中模擬地震,他們在這一過程中借助一種較隱蔽的聲學信號來“訓練”機器學習算法,從中找到規律,最終實現對地震的預測。這種技術在實驗室模擬狀態下能成功預測地震,未來或許能更高效地預測這類災害的發生。

(來源:《中國氣象報》2019年6月20日三版 責任編輯:蘇杰西)



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