中国地震预警之路

　　尽管地震预警在国外已有近50年的实践历史，但在中国无论从理论还是实践上都是一片空白

　　汶川八级地震带给中国人的伤痛远未痊愈，各方面“疗伤”的努力也在继续。

　　地震应急学领域科学家——中国科技大学教授倪四道的工作就是其中之一。

　　在2009年第1期《中国科学D辑:地球科学》上，倪四道撰文指出“震后10秒内就可以确定震中位置和震级大小，误差小于10公里和一个震级，中国实现地震早期预警完全可能。”

　　倪四道不是第一次公开发出中国建立地震预警机制的声音。2008年5月26日的“中国科学与人文论坛”上，他针对汶川大地震说，“若事先建立预警系统，在地震波扩散过程中，及时提醒其他地方利用10秒钟，人躲出二三十米没有问题，而且离地震越远做准备的时间越长。青川离震中200公里左右，其间可以做不少事情，有些损害是可以避免的。”

　　2008年10月中旬，在北京举行的第十四届世界地震工程大会上，日本NTT公司总经理Takashi Humajiri也曾直言，如果中国使用了和日本类似的地震预警系统，四川汶川大地震的伤亡人数或许可以减少80%到90%。

　　那么，地震预警目前在中国处于什么状态呢？

　　速报的基础

　　经过地震学100多年的发展，现在基于实时地震监测台网建立地震预警系统和地震应急控制系统在国际上已形成潮流,墨西哥、台北、伊斯坦布尔等城市，日本铁路新干线、日本东京煤气公司、台湾大台北煤气公司、立陶宛的Ignalina核电站等均建立了地震预警系统或地震应急控制系统。

　　中国虽然是个多地震国家,由地震造成的人员伤亡与经济损失巨大,但除大亚湾核电站在法国人承建时建立了一个由地震监测网络和人工决策相结合的地震预警系统外,中国尚未自主建设过其他重大工程地震预警系统,有关研究工作也仅是刚刚在个别高校和研究所兴起。

　　《科学新闻》从中国地震局了解到，中国从上世纪末开始开展地震预警技术先期研究，目前已在测震台网和强震动台网观测数据实时处理、地震事件的实时检测、基于有限台站记录的实时地震定位、基于地震动初期信息的震级测定以及和地震动场实时预测等方面都取得了一些成果。中国地质科学院地质力学所研究员彭华告诉《科学新闻》，地震本身是地质问题，由于相关研究费时费力所以造成很多学者选择其他研究方向。

　　据倪四道介绍，目前存在两种地震预警方案，一是基于地震速报系统，即利用地震观测网中离震中最近的几个监测台，快速确定地震的三要素(时间、地点、震级)，然后利用现代通讯和破坏性地震波的传播时间，让离震中较远的人们有一定的时间采取措施。此方案(网络预警)确定了地震的基本要素，可以向比较远的区域发布预警。但该方案有比较大的盲区，需要几个监测台才能确定地震的信息。

　　另一方案是单点地震预警，此方案利用地震纵波和横波的特点，进行地震预警。其工作流程是，该点的地震仪连续监测震动，如果检测到很强的纵波，则产生预警，警告破坏性地震波即将到达。该方案只需要一个监测台，所以盲区小。但只能对该地点进行预警，其应用有一定的局限性。比较好的方案是把网络预警和单点预警结合起来，以减少盲区和增加预警范围。

　　有相关报道称，汶川地震发生后，国家地震监测部门在5分钟左右确定了地震位置及强度，十几分钟后上报地震信息。而在地震发生十几分钟后，地震面波基本上已经离开中国，所有的地震直接灾害及影响已经形成，达不到地震预警的效果。而确定地震何时结束、何地结束及通过地震破裂模型评估地震灾害，做出地震震动图，则是地震一天后的事情了。

　　中国地震局工程力学研究所研究员李山有介绍说，福建省地震局和中国地震局工程力学研究所在2007年合作研发了“区域数字地震台网实时速报系统”，实现了震后一分钟自动测定地震基本参数，已经成功应用于地震的自动速报，并解决了与地震预警系统相关的实时数据流传输、地震数据实时处理和地震基本参数自动速报等基础问题。

　　李山有则告诉《科学新闻》，尽管地震预警在国外已有近50年的实践历史，但在中国无论从理论还是实践上都是一片空白。强震动数据的实时处理与地震三要素的快速确定；地震动场的生成；基于地震动参数的震害快速评估等都是我们目前需要进一步研究的科学和技术问题。

　　在《科学新闻》就地震预警研究问题采访中国地震台网中心研究员孙士鋐时，他举例说：1960年智利发生了一组8级大地震。当时太平洋海啸预警系统已经建立，地震发生前相关机构也对地震发布预警，但是老百姓并不相信，政府也未采取行动，最终造成巨大损失。

　　“造成这一现象的原因是该预警系统在之前经常发布预警信息，太平洋国家已经对此习以为常，不知道预警是真是假。结果‘狼’真的来了。”孙士鋐说。

　　预警系统为何难产

　　中国《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《地震科学技术发展规划(2006-2020年)》都明确提出了应该在中国建设地震预警系统。但是，当《科学新闻》问道“中国应该如何加强地震极早期预警系统？”时，倪四道纠正，“现在，我们要做的不是加强地震极早期预警系统，而是建立！中国没有极早期预警系统！”

　　据悉，中国在“九五”期间，在首都圈建立了由72台卫星传输、80台电话拨号传输的数字强震台站组成的地震烈度速报系统，目标是当首都圈内发生里氏3.5级以上地震时，在5分钟内提供初步地震位置、10分钟内给出地震参数与地震烈度分布。在“十五”期间，还计划在北京、天津、兰州、昆明、乌鲁木齐五大都市建设以强震动观测台网为基础的地震动强度速报系统。但是这一系列的成果都不足以说明中国预警机制的进展。

　　倪四道认为，地震预警系统可以通过增加地震监测网点、完善信息传播机制来建立，硬件上，在中国只需两年就可建成。中国非常有必要把中国的相关地震学研究力量组织起来，形成有效的应急地震学研究体系，使中国尽快建立起强地震早期预警系统。中国要建立预警系统，地震监测台站密度还不太够。目前，中国西部地区台站密度比较小，做起来难度大，需要再加密。首都圈台站密度比较大，做起来容易些。

　　“中国硬件设施还不错，如果行动起来，有望在几年内把预警系统所需的监测硬件搭建起来，而且地震监测仪器的相关技术也一直在发展。现在很多人提出可以把地震监测仪的成本做得更低，甚至在笔记本上设传感器，这样监测仪将变得更小型化、经济化。此外，能否把确认地震参数的时间再缩短、精度再提高，仍然是个亟待解决的难题。”倪四道说。

　　针对中国国情，李山有认为地震预警系统面临三个困难：一是硬件条件的限制；二是技术上的困难——地震发生后，只能用到近震源有限台站的初期信息来确定地震基本参数，并实时预测尚未到达的破坏性地震波的强弱。信息的有限性会影响地震事件自动判别的可靠性和地震基本参数的测定的准确性；三是地震预警的局限性——地震预警系统并不是万能的，其应用受到台网条件、技术发展及震源所处位置等客观条件的限制。

　　而在彭华看来，地震预警系统建立的阻碍在于思路、体制和科技三方面。他认为，由于部门利益分割严重致使地震相关工作大多是地震局在负责，“我认为首先打破部门分割，少一些‘本位主义’；发动多部门参与研究，避免思路僵化，引入竞争机制”。

　　在接受中国媒体采访时，日本防灾系统研究中心吴长江博士提醒说，中国如果要上预警项目，必须周密考虑，“千万不能追求立竿见影的效果”。

　　以谁为师

　　“在地震预报方面，美日等发达国家不比我们更先进。他们的先进在于建筑设防的安全性上，还有就是地震发生以后，可以相当快地确定位置和震级。”倪四道说。

　　彭华认为美国地广人稀，有避让地震的空间，而日本和中国都是人口稠密。相比之下，中国和日本情况更为相像。“但是日本虽然有先进仪器，我们却无法买到，也许随着我们自主研发设备的出现日本会有所放松。”

　　参考文献:

　　中国科学D辑:地球科学, 2009, 39, 1-10

　　地震早期预警是指在地震发生后以最短的时间确定地震的位置及强度,利用现代通信以及快速但是强度弱的纵波和慢速却强烈的横波的时间差，在破坏性的地震波达到之前，发出预警信息，从而能够采取紧急措施，减轻人员财产损失。例如，汶川地震发生在成都以西100多公里处，地震面波需要40秒左右才能达到。如果利用该地震附近的地震台(假定50公里内有两个台),根据地震的P波特性，可以在十几秒钏内初步确定地震地点及强度，成都就可以有20多秒的预警时间终止关键性活动(学生上课、重要会议、医院手术、高速列车、金融交易、军事演习、危险性工业品生产等),以及对电、煤气、自来水等设施进行暂停，减少由次生灾害造成的损失。

（作者：闫岩）