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地震预警系统

地震预警系统

地震预警是指在地震发生以后,抢在地震波传播到设防地区前,向设防地区提前几秒至数十秒发出警报,以减小当地的损失。2013年2月20日,部署在云南省昭通市的地震预警系统,在一次破坏性地震到来之前发出预警,这是中国地震预警系统首次对破坏性地震的成功预警。

目录

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1 概念
2 工作原理
3 应用效果
  1. 3.1 美国
  2. 3.2 日本
  3. 3.3 中国
4 部署需要
5 中国地震预警

地震预警系统 - 概念

地震预警(earthquake early warning),不是地震预测或预报。地震预警是指在地震发生以后,抢在地震波传播到设防地区前,向设防地区提前几秒至数十秒发出警报,以减小当地的损失。而地震预报是震前发布的警示。

地震预警系统是指实现地震预警的配套设施。按照系统响应的顺序可包括:地震监测台网、地震参数快速判测系统、警报信息快速发布系统和预警信息接受终端。整套系统的特点是高度集成、实时监控、飞速响应。尤其是飞速响应这一点至关重要。因为地震预警系统其实就是在和地震波赛跑,多跑赢一秒,就能多获得一秒的应对时间。

地震预警系统 - 工作原理

地震的成因是由于地下几公里至数百公里的岩体发生突然破裂和错动。而这些破裂和错动释放的能量又以地震波的形式向四周辐射出去,就像往平静的水面投入一块石头,石头运动的能量会以水波的形式向四周辐射。地震波是一种机械波,具有一定的传播速度,也就是说,当地震发生后,大家不会立刻感觉到地面的震动,而是要等相应的地震波传播到人所在的位置。这个时间差给地震预警留下了一显身手的空间。

建立地震预警系统

地震预警系统的工作原理就在于可以探测到地震发生最初时发射出来的无破坏性的地震波(纵波即P-波,primary wave),而破坏性的地震波(横波即S-波,secondary wave)由于传播速度相对较慢则会延后10~30秒到达地表。深入地下的地震探测仪器检测到纵波(P-波)后传给计算机,即刻计算出震级、烈度、震源、震中位,于是预警系统抢先在横波(S-波)到达地面前10~30秒通过电视和广播发出警报。并且,由于电磁波比地震波传播得更快,预警也可能赶在P波之前到达。

当地震发生后,离震中最近的几个预警台站会陆续接收到地震信号,触发地震参数快速判测系统;在收到信号的几秒至十几秒内,快速判测系统将估算出地震的发震时刻,发震位置,震源的类型和震级的大小;然后利用这些参数模拟出相关区域内地面运动的强烈程度;根据模拟的结果,抢在相应地震波以前,向不同地区发出相应的预警信息。

例如:地震波从震中传到北川县城大概需要25秒。如果您在发震5秒后感受到了地震波,并花了15秒钟打电话告诉北川的朋友地震波即将来临,那么您北川的朋友将会获得5秒的应急时间。

地震预警系统 - 应用效果

美国

2011年8月,美国发生一场地震并导致一座核电站关闭。一个月后,加利福尼亚州的地震学家成功测试了一个地震预警系统。这一系统能够在探测到断层断裂产生的第一个能量脉冲时发出早期预警。

日本

日本也在其预警系统的宣传手册中提到,如果距离震中太近,预警信息和地震波可能同时到达。

在2008年6月14日,日本发生的里氏7.2级地震中,距离震中30公里的鸥州,在3.5秒后收到了预警信息,但此时破坏性的S波已经到达。在遭受严重冲击的栗原,地震预警信息只提供了0.3秒的应急时间。对应于距离震中50公里和80公里的居民,则分别获得了5秒和15秒的应急时间。

除去这些天生的缺陷,预警系统在关键技术上还没能做到十全十美,尤其是地震参数的快速判定。作为5个部署了地震预警系统的国家地区之一,日本的投入最大,性能也是最好的。然而2008年1月27日,日本时报一则标题为“地震预警系统再次失效”的新闻,从一个侧面反映出了地震预警系统的现状。

中国

2013年2月20日,部署在云南省昭通市的一套地震预警系统,在一次4.9级地震的破坏性地震波到来之前发出预警,位于昭通市中心的终端在地震波到达之前15秒钟收到了地震信息。据报道,这是中国地震预警系统首次实现对破坏性地震的成功预警。

地震预警系统 - 部署需要

部署地震预警系统,是一个整体的社会工程,并不是一个简单的技术问题,需要综合考虑科技因素、经济因素和社会因素。目前,仅有罗马尼亚、土耳其、墨西哥、台湾和日本拥有投入使用的地震预警系统,正在开发预警系统的国家和地区有美国加州、冰岛、瑞士、意大利、希腊、埃及和印度。

据2004年《科学》杂志报道,日本2004年花费9000万美元完成的地震预警系统是迄今最为全面的预警系统。值得注意的是,地震大国同时也是地震研究实力最为强劲的美国,至今仍没有实际运作的地震预警系统,因为有美国学者批评建设此类系统会挤占大量地震学的研究经费,不利于地震学的长期发展。

一般来说,开发地震预警系统的地区,有如下特点:

1.地震发生频繁。如日本、台湾、墨西哥和美国加州都位于环太平洋地震带上,地震活动频繁。只有频繁的地震活动才需要频繁的地震预警,来减轻地震造成的损失。如果不能减少一定的损失,那么部署这套昂贵的系统本身就是一笔损失。

2.有较强的经济实力。地震预警系统由于整合度高,对地震台站密度有要求且需要长期不间断运作。地震预警系统的警报终端还需要与相关行业和部门合作开发,如电视台、铁道部门、工厂、医院等等,都需要装备相应的警报终端才能发挥预警系统的功效。因此预警系统的部署成本并不算是低廉,对当地可能有一个长期的经济压力。

3.设防区域小,预警价值高。日本,台湾均为整体设防,因为他们需要防御的总面积偏小,美国的地震预警系统主要也是针对旧金山周边区域。同时,这些防御区域经济相对发达,高科技产业密集,人口密度大,长期预警的经济社会价值可观。

综合上述的情况,对于是否需要地震预警系统,科学界内仍未能形成一致的看法。支持的学者认为这是一个很棒的想法,可以减少地震灾害的损伤;不支持的学者认为这套系统成本高昂、功能有限,前途并不光明。2004年《科学》杂志有文章标题用“打赌”来形容各个国家对于地震预警系统的态度。

地震预警系统 - 中国地震预警

中国从20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。

地震

2012年7月12日,从成都市防震减灾局获悉,成都市地震预警系统项目建设已正式启动,这是中国首个开建的城市地震预警系统项目。将在成都范围内新建57个地震预警监测台站,计划2012年内完工。届时,成都平均每100平方千米就有一个监测站台,将形成一张密集的地震预警台网。

2013年2月20日,中国地震局工作人员表示,中国地震局“国家地震烈度速报与预警工程”目前已经进入发改委立项程序,计划投入20亿元,用五年时间建设覆盖全国的由5000多个台站组成的国家地震烈度速报与预警系统。目前“国家地震烈度速报与预警工程”正在福建省试点。试点工作利用福建近百个地震台站,多次成功实现对地震的预警,效果良好。

2013年3月3日,成都高新减灾研究所研发的应急地震预警系在云南布署。该系统将用于震后监测余震的发生,以减少余震对当地民众及救援造成的伤害,这是中国首次在实际地震中运用应急地震预警系统。

2013年4月20日8时02分,四川省雅安市芦山县发生7.0级地震。不少网友第一时间质疑“地震局没有预警、无所作为”。但实际上,几乎与芦山地震发生同时,成都高新减灾研究所已经在计算机网络、手机客户端、专用预警接收服务器、电视台、微博等平台上都同步发出了地震预警。

预警系统可以为地震地区赢得5秒有效躲避时间,但由于,这一预警系统的受众仅有汶川县、北川县在内的30多万人。而且研究所网站上,能免费下载预警系统在PC电脑、安卓手机客户端,但自愿报名参与体验预警的志愿者目前还只有数千名,而系统并非强制性安装,有的地方政府对此也不够重视,包括此次地震中心的雅安市,都没有安装这个预警系统。造成发生地震地区不能提前接受地震预警信息。

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