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33秒!地震預警還能再早一點嗎


圖片來源:pixabay

7月12日,河北省唐山市古冶區發生了5.1級地震,震源深度10千米,河北、天津、北京、遼寧等地均有震感。

「地震橫波將在33秒後到達,天津市震感輕微,請合理避險。」天津市有居民表示,自己是從電視中彈出來預警信號第一時間得知地震信息的,還有人從手機App上得到預警。

社交媒體上,預警信息獲得不少點贊,也引發熱議:全國範圍內,都能做到像天津這樣的地震預警信號發佈嗎?目前我國的預警能力如何?地震預警的時間還能再早一點嗎?對此,《中國科學報》採訪了相關專家。

預警信息如何發佈

此次唐山市古冶區發生地震,成都高新減災研究所(以下簡稱減災所)與應急管理部門聯合而建的大陸地震預警網,提前3秒給距震中26千米的唐山市發佈了「烈度4.2度、強烈震感」的預警信號,提前33秒給距震中131千米的天津市發佈了“烈度2.1度、輕微震感”的預警信號,在電視上以倒計時的方式提醒公眾。

減災所是2008年汶川地震後組建的,專註於災害預警技術研發、成果轉化及應用。

減災所所長、四川省地震預警重點實驗室主任王暾告訴《中國科學報》:「我們向公眾發佈預警信息主要是通過電視、手機,我們與小米、TCL、長虹、vivo等生產廠商合作,內置相關軟體,根據設備位置信息提供相應的預警信息。其它手機品牌用戶可以通過App‘地震預警’體驗相關服務。」

他表示,在日本,除了手機內置的地震預警App外,也利用基於運營商網路的小區廣播協議進行信息發佈,但缺點是無法進行倒計時。

據了解,2014年,我國已建成延伸至31個省市區的大陸地震預警網,覆蓋國土面積220萬平方公里,覆蓋地震預警一線區(即人員密集的地震區)約6.6億人口。


王暾說:「2008年汶川地震時我國並沒有預警能力,如果以現在的水平估計,可以提前7秒給汶川縣城發出預警,分別提前18秒、31秒給成都、北川預警,這將會大大減少地震帶來的損失。」

不同用戶不同需求

地震發生時,主要產生兩種地震波:一種是速度較快但破壞較弱的縱波(6.0km/s),另一種是速度較慢但破壞較大的橫波(3.5km/s)。縱波比橫波傳播速度快,電磁波(300000km/s)遠比地震波傳播速度快,之間會產生幾秒到幾十秒不等的「時間差」,這為震中區周邊目標區域的預警、響應帶來了可能。

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%;如果為20秒,可使人員傷亡比減少63%。

中國地震台網中心工程項目管理處處長王松介紹,目前,在地震發生的幾秒內,震中附近的地震台站能夠捕捉到縱波,預警中心能夠利用地震波信息快速計算出時間、地點、強度等地震參數,搶在具有更大破壞性的橫波到達之前,對可能遭受破壞和影響的地區發出警報。

根據「國家地震烈度速報與預警工程」項目計劃,全國將在五年(2018年—2022年)內建設15391個台站,在華北、南北地震帶,東南沿海等重點預警區內,台站之間的平均間距縮短為約12.5公里。到2023年,將在全國範圍形成地震預警能力。

有了預警能力後,如何有效地向預警終端提供信息服務則是更需要重視的問題。

不同用戶對預警信息的需求不同:對於高鐵、化工等行業來說,需要建立獨特的行業應用,與生產調度系統對接;對於政府管理部門,則需設計相應的預警終端,提供給應急管理部門、交通部門,幫助其進行決策;對於中小學校來說,預警信息可能以警報、鈴聲的形式發佈。

「地震台網中心與高鐵行業的合作已有十多年的歷史,預警信息在高鐵中的應用問題已經解決。行進中的列車收到預警信號後,會立即減速。目前部分線路已經作為試點,逐漸會推廣到所有線路。」王松說。

中國地震局地殼應力研究所所長、研究員徐錫偉介紹說,除了地震本身造成的破壞,由地震帶來的管道泄漏、工廠爆炸、火災、滑坡、泥石流等次生災害甚至比前者更嚴重。

「比如城市中,得到預警信息的數秒內,如果能迅速關閉管道閥門、切斷電源,控制列車減速,就可以大大減少次生災害。」

中國科學技術大學地球和空間科學學院教授王寶善認為,從全國範圍來說,目前我們已經具備了相應的預警技術和能力,「但如何能將不同行業、不同震中距對信息的需求、軟硬件設施,不同省份的規劃結合起來,是尚待解決的問題。」

縮小預警盲區的面積

通常來說,距離震中最近的地區是受地震影響最嚴重的地區,但這裏和震中地區同時震動,很難進行預警,即存在預警盲區。

王暾介紹,「以震源深度為10千米的地震為例,從地震發生到預警中心發佈信息的理論極限是3~3.5秒,其中包括了縱波從地下傳至地面所需的1.5~2秒。」目前,大陸地震預警網平均預警時間是6.2秒,預警盲區半徑為21千米。在四川省部分地區可以達到4.5秒,半徑15千米。

如何儘可能減少預警時間延遲、縮小預警盲區的面積,是地震預警領域的重點攻關方向。王暾認為,一方面要靠信息技術的優化,不斷提高信息從感測器到監測台站、預警中心的傳輸速度,增強計算處理能力;另一方面要加密感測器網路。

公眾所期盼的「像天氣預報那樣提前獲知地震信息」是世界性難題。王暾曾提出“地下雲圖”的概念,即實時監測地下應力和能量變化,勾畫出這一動態演化過程。目前,減災所正在四川、雲南建設地下感測網路,包含2000多個感測器,預計今年建成。

而在預警和預報之外,「合理規劃,科學避震」也是有效減輕地震災害的重要途徑。

「參考一般建築物50~70年的壽命,地震區劃圖以50年為周期,給出了我國大陸各地區的地震動參數預測,即某地在未來50年內有多大的概率發生多強的地震動。」王寶善告訴《中國科學報》,建築規劃時期,應盡量避開高風險地區,實在無法避開的,要提前進行規劃,採取一定的減、隔震措施。

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