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　　中國地震預警之路

　　盡管地震預警在國外已有近50年的實(shí)踐歷史，但在中國無(wú)論從理論還是實(shí)踐上都是一片空白

　　汶川八級地震帶給中國人的傷痛遠未痊愈，各方面“療傷”的努力也在繼續。

　　地震應急學(xué)領(lǐng)域科學(xué)家——中國科技大學(xué)教授倪四道的工作就是其中之一。

　　在2009年第1期《中國科學(xué)D輯:地球科學(xué)》上，倪四道撰文指出“震后10秒內就可以確定震中位置和震級大小，誤差小于10公里和一個(gè)震級，中國實(shí)現地震早期預警完全可能�！�

　　倪四道不是第一次公開(kāi)發(fā)出中國建立地震預警機制的聲音。2008年5月26日的“中國科學(xué)與人文論壇”上，他針對汶川大地震說(shuō)，“若事先建立預警系統，在地震波擴散過(guò)程中，及時(shí)提醒其他地方利用10秒鐘，人躲出二三十米沒(méi)有問(wèn)題，而且離地震越遠做準備的時(shí)間越長(cháng)。青川離震中200公里左右，其間可以做不少事情，有些損害是可以避免的�！�

　　2008年10月中旬，在北京舉行的第十四屆世界地震工程大會(huì )上，日本NTT公司總經(jīng)理Takashi Humajiri也曾直言，如果中國使用了和日本類(lèi)似的地震預警系統，四川汶川大地震的傷亡人數或許可以減少80%到90%。

　　那么，地震預警目前在中國處于什么狀態(tài)呢？

　　速報的基礎

　　經(jīng)過(guò)地震學(xué)100多年的發(fā)展，現在基于實(shí)時(shí)地震監測臺網(wǎng)建立地震預警系統和地震應急控制系統在國際上已形成潮流,墨西哥、臺北、伊斯坦布爾等城市，日本鐵路新干線(xiàn)、日本東京煤氣公司、臺灣大臺北煤氣公司、立陶宛的Ignalina核電站等均建立了地震預警系統或地震應急控制系統。

　　中國雖然是個(gè)多地震國家,由地震造成的人員傷亡與經(jīng)濟損失巨大,但除大亞灣核電站在法國人承建時(shí)建立了一個(gè)由地震監測網(wǎng)絡(luò )和人工決策相結合的地震預警系統外,中國尚未自主建設過(guò)其他重大工程地震預警系統,有關(guān)研究工作也僅是剛剛在個(gè)別高校和研究所興起。

　　《科學(xué)新聞》從中國地震局了解到，中國從上世紀末開(kāi)始開(kāi)展地震預警技術(shù)先期研究，目前已在測震臺網(wǎng)和強震動(dòng)臺網(wǎng)觀(guān)測數據實(shí)時(shí)處理、地震事件的實(shí)時(shí)檢測、基于有限臺站記錄的實(shí)時(shí)地震定位、基于地震動(dòng)初期信息的震級測定以及和地震動(dòng)場(chǎng)實(shí)時(shí)預測等方面都取得了一些成果。中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)所研究員彭華告訴《科學(xué)新聞》，地震本身是地質(zhì)問(wèn)題，由于相關(guān)研究費時(shí)費力所以造成很多學(xué)者選擇其他研究方向。

　　據倪四道介紹，目前存在兩種地震預警方案，一是基于地震速報系統，即利用地震觀(guān)測網(wǎng)中離震中最近的幾個(gè)監測臺，快速確定地震的三要素(時(shí)間、地點(diǎn)、震級)，然后利用現代通訊和破壞性地震波的傳播時(shí)間，讓離震中較遠的人們有一定的時(shí)間采取措施。此方案(網(wǎng)絡(luò )預警)確定了地震的基本要素，可以向比較遠的區域發(fā)布預警。但該方案有比較大的盲區，需要幾個(gè)監測臺才能確定地震的信息。

　　另一方案是單點(diǎn)地震預警，此方案利用地震縱波和橫波的特點(diǎn)，進(jìn)行地震預警。其工作流程是，該點(diǎn)的地震儀連續監測震動(dòng)，如果檢測到很強的縱波，則產(chǎn)生預警，警告破壞性地震波即將到達。該方案只需要一個(gè)監測臺，所以盲區小。但只能對該地點(diǎn)進(jìn)行預警，其應用有一定的局限性。比較好的方案是把網(wǎng)絡(luò )預警和單點(diǎn)預警結合起來(lái)，以減少盲區和增加預警范圍。

　　有相關(guān)報道稱(chēng)，汶川地震發(fā)生后，國家地震監測部門(mén)在5分鐘左右確定了地震位置及強度，十幾分鐘后上報地震信息。而在地震發(fā)生十幾分鐘后，地震面波基本上已經(jīng)離開(kāi)中國，所有的地震直接災害及影響已經(jīng)形成，達不到地震預警的效果。而確定地震何時(shí)結束、何地結束及通過(guò)地震破裂模型評估地震災害，做出地震震動(dòng)圖，則是地震一天后的事情了。

　　中國地震局工程力學(xué)研究所研究員李山有介紹說(shuō)，福建省地震局和中國地震局工程力學(xué)研究所在2007年合作研發(fā)了“區域數字地震臺網(wǎng)實(shí)時(shí)速報系統”，實(shí)現了震后一分鐘自動(dòng)測定地震基本參數，已經(jīng)成功應用于地震的自動(dòng)速報，并解決了與地震預警系統相關(guān)的實(shí)時(shí)數據流傳輸、地震數據實(shí)時(shí)處理和地震基本參數自動(dòng)速報等基礎問(wèn)題。

　　李山有則告訴《科學(xué)新聞》，盡管地震預警在國外已有近50年的實(shí)踐歷史，但在中國無(wú)論從理論還是實(shí)踐上都是一片空白。強震動(dòng)數據的實(shí)時(shí)處理與地震三要素的快速確定；地震動(dòng)場(chǎng)的生成；基于地震動(dòng)參數的震害快速評估等都是我們目前需要進(jìn)一步研究的科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題。

　　在《科學(xué)新聞》就地震預警研究問(wèn)題采訪(fǎng)中國地震臺網(wǎng)中心研究員孫士鋐時(shí)，他舉例說(shuō)：1960年智利發(fā)生了一組8級大地震。當時(shí)太平洋海嘯預警系統已經(jīng)建立，地震發(fā)生前相關(guān)機構也對地震發(fā)布預警，但是老百姓并不相信，政府也未采取行動(dòng)，最終造成巨大損失。

　　“造成這一現象的原因是該預警系統在之前經(jīng)常發(fā)布預警信息，太平洋國家已經(jīng)對此習以為常，不知道預警是真是假。結果‘狼’真的來(lái)了�！睂O士鋐說(shuō)。

　　預警系統為何難產(chǎn)

　　中國《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃綱要(2006-2020年)》和《地震科學(xué)技術(shù)發(fā)展規劃(2006-2020年)》都明確提出了應該在中國建設地震預警系統。但是，當《科學(xué)新聞》問(wèn)道“中國應該如何加強地震極早期預警系統？”時(shí)，倪四道糾正，“現在，我們要做的不是加強地震極早期預警系統，而是建立！中國沒(méi)有極早期預警系統！”

　　據悉，中國在“九五”期間，在首都圈建立了由72臺衛星傳輸、80臺電話(huà)撥號傳輸的數字強震臺站組成的地震烈度速報系統，目標是當首都圈內發(fā)生里氏3.5級以上地震時(shí)，在5分鐘內提供初步地震位置、10分鐘內給出地震參數與地震烈度分布。在“十五”期間，還計劃在北京、天津、蘭州、昆明、烏魯木齊五大都市建設以強震動(dòng)觀(guān)測臺網(wǎng)為基礎的地震動(dòng)強度速報系統。但是這一系列的成果都不足以說(shuō)明中國預警機制的進(jìn)展。

　　倪四道認為，地震預警系統可以通過(guò)增加地震監測網(wǎng)點(diǎn)、完善信息傳播機制來(lái)建立，硬件上，在中國只需兩年就可建成。中國非常有必要把中國的相關(guān)地震學(xué)研究力量組織起來(lái)，形成有效的應急地震學(xué)研究體系，使中國盡快建立起強地震早期預警系統。中國要建立預警系統，地震監測臺站密度還不太夠。目前，中國西部地區臺站密度比較小，做起來(lái)難度大，需要再加密。首都圈臺站密度比較大，做起來(lái)容易些。

　　“中國硬件設施還不錯，如果行動(dòng)起來(lái)，有望在幾年內把預警系統所需的監測硬件搭建起來(lái)，而且地震監測儀器的相關(guān)技術(shù)也一直在發(fā)展�，F在很多人提出可以把地震監測儀的成本做得更低，甚至在筆記本上設傳感器，這樣監測儀將變得更小型化、經(jīng)濟化。此外，能否把確認地震參數的時(shí)間再縮短、精度再提高，仍然是個(gè)亟待解決的難題�！蹦咚牡勒f(shuō)。

　　針對中國國情，李山有認為地震預警系統面臨三個(gè)困難：一是硬件條件的限制；二是技術(shù)上的困難——地震發(fā)生后，只能用到近震源有限臺站的初期信息來(lái)確定地震基本參數，并實(shí)時(shí)預測尚未到達的破壞性地震波的強弱。信息的有限性會(huì )影響地震事件自動(dòng)判別的可靠性和地震基本參數的測定的準確性；三是地震預警的局限性——地震預警系統并不是萬(wàn)能的，其應用受到臺網(wǎng)條件、技術(shù)發(fā)展及震源所處位置等客觀(guān)條件的限制。

　　而在彭華看來(lái)，地震預警系統建立的阻礙在于思路、體制和科技三方面。他認為，由于部門(mén)利益分割嚴重致使地震相關(guān)工作大多是地震局在負責，“我認為首先打破部門(mén)分割，少一些‘本位主義’；發(fā)動(dòng)多部門(mén)參與研究，避免思路僵化，引入競爭機制”。

　　在接受中國媒體采訪(fǎng)時(shí)，日本防災系統研究中心吳長(cháng)江博士提醒說(shuō)，中國如果要上預警項目，必須周密考慮，“千萬(wàn)不能追求立竿見(jiàn)影的效果”。

　　以誰(shuí)為師

　　“在地震預報方面，美日等發(fā)達國家不比我們更先進(jìn)。他們的先進(jìn)在于建筑設防的安全性上，還有就是地震發(fā)生以后，可以相當快地確定位置和震級�！蹦咚牡勒f(shuō)。

　　彭華認為美國地廣人稀，有避讓地震的空間，而日本和中國都是人口稠密。相比之下，中國和日本情況更為相像�！暗�是日本雖然有先進(jìn)儀器，我們卻無(wú)法買(mǎi)到，也許隨著(zhù)我們自主研發(fā)設備的出現日本會(huì )有所放松�！�

　　參考文獻:

　　中國科學(xué)D輯:地球科學(xué), 2009, 39, 1-10

　　地震早期預警是指在地震發(fā)生后以最短的時(shí)間確定地震的位置及強度,利用現代通信以及快速但是強度弱的縱波和慢速卻強烈的橫波的時(shí)間差，在破壞性的地震波達到之前，發(fā)出預警信息，從而能夠采取緊急措施，減輕人員財產(chǎn)損失。例如，汶川地震發(fā)生在成都以西100多公里處，地震面波需要40秒左右才能達到。如果利用該地震附近的地震臺(假定50公里內有兩個(gè)臺),根據地震的P波特性，可以在十幾秒釧內初步確定地震地點(diǎn)及強度，成都就可以有20多秒的預警時(shí)間終止關(guān)鍵性活動(dòng)(學(xué)生上課、重要會(huì )議、醫院手術(shù)、高速列車(chē)、金融交易、軍事演習、危險性工業(yè)品生產(chǎn)等),以及對電、煤氣、自來(lái)水等設施進(jìn)行暫停，減少由次生災害造成的損失。

（作者：閆巖）