1、地震預(yù)警，不是地震預(yù)報(bào)

什么是地震預(yù)警？地震發(fā)生后，有縱波（P波）和橫波（S波）兩種主要地震波同時(shí)由震源向外傳播?？v波傳播速度較快，大約6公里/秒左右，但震動(dòng)相對(duì)較小。橫波速度較慢，大約4公里/秒左右，攜帶能量大，是大地震時(shí)造成破壞的元兇。地震預(yù)警系統(tǒng)是利用震中附近監(jiān)測儀器捕捉到的地震縱波后，快速估算地震參數(shù)并預(yù)測地震對(duì)周邊地區(qū)的影響，搶在破壞性橫波到達(dá)震中周邊地區(qū)之前，通過電子通訊系統(tǒng)發(fā)布預(yù)測地震強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間的警報(bào)信息，使相關(guān)機(jī)構(gòu)和公眾能采取緊急措施，減輕人員傷亡和災(zāi)害損失。

地震預(yù)報(bào)，是在地震發(fā)生之前，對(duì)地震發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度（俗稱地震三要素）的預(yù)測報(bào)告。目前人類還不能準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)地震，它和地震預(yù)警完全是兩回事。

2、地震預(yù)警是翻譯不準(zhǔn)確，應(yīng)該叫地震報(bào)警或地震警報(bào)

地震預(yù)警是翻譯上的問題，英語為Earthquake early warning ,日本叫“地震緊急速報(bào)”,因此中文應(yīng)翻譯為“地震報(bào)警或地震警報(bào)”，而不應(yīng)翻譯成“地震預(yù)警”，翻譯成預(yù)警容易和預(yù)報(bào)混淆。美國在加州新建立的地震預(yù)警試驗(yàn)系統(tǒng)就叫做Shake alert,也可能是為了更準(zhǔn)確的描述這個(gè)技術(shù)系統(tǒng)是個(gè)警報(bào)系統(tǒng)。

因此目前所謂地震預(yù)警，就是地震警報(bào)！它是在一個(gè)地方已經(jīng)發(fā)生了地震，當(dāng)?shù)氐牡卣鸨O(jiān)測設(shè)備在測出了地震之后，發(fā)出警報(bào)：我這地震了！由于地震波的速度只有每秒幾公里，相對(duì)電磁波的每秒30萬公里要慢得多，人們就將地震發(fā)生的消息用電磁波手段（電話、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)）迅速地傳給遠(yuǎn)方，在離地震發(fā)生比較遠(yuǎn)的地方，收到警報(bào)時(shí)地震波還未到達(dá)，這時(shí)采取緊急措施逃生和關(guān)閉電、氣、水等生命線設(shè)施，地鐵、高鐵減速等等，可以減少損失，避免次生災(zāi)害。圖1是地震警示系統(tǒng)示意圖。

圖1 地震警示系統(tǒng)示意圖

3、地震預(yù)警從原理上就有盲區(qū)

地震預(yù)警技術(shù)從原理上就有“預(yù)警盲區(qū)”，所謂預(yù)警盲區(qū)就是地震警報(bào)到達(dá)該地區(qū)時(shí)，地震波已經(jīng)到達(dá)或已經(jīng)過去。換句話說警報(bào)收到時(shí)，已經(jīng)沒用了。

為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象出現(xiàn)呢？這里有兩個(gè)原因，一是地震是有深度的，一般來說大地震，淺源地震多發(fā)生在10-20公里深，地震發(fā)生后地震波向各個(gè)方向傳播，到達(dá)地面的地震臺(tái)站需要時(shí)間。二是地震臺(tái)站接收到地震信號(hào)后要進(jìn)行處理確認(rèn)是大地震才能發(fā)出警報(bào)，這也需要時(shí)間。圖2是一個(gè)地震臺(tái)接收到地震波后最理想的盲區(qū)示意圖，所謂最理想就是這個(gè)地震臺(tái)正好在地震的上方，也就是在震中位置。假設(shè)地震發(fā)生在12公里深，地震縱波傳到地面地震臺(tái)約需2秒鐘， 地震臺(tái)收到地震波進(jìn)行判定是地震的處理，這是“秒級(jí)處理”技術(shù)，因?yàn)槎?span style="padding: 0px;line-height: 20.8px">1秒地震縱波就多走了6公里，目前最高水平需要使用3秒地震波。這樣在上圖的情況下，加起來5秒中發(fā)出地震警報(bào)，這是地震縱波已經(jīng)走了30公里左右，地震橫波也已經(jīng)走了20公里左右，這就是縱波和橫波的預(yù)警（警報(bào)）盲區(qū)，或稱P波和S波預(yù)警（警報(bào)）盲區(qū)。

圖2 單臺(tái)地震預(yù)警理想盲區(qū)示意圖

如前所述，S波是大地震是破壞的元兇，一般指預(yù)警盲區(qū)實(shí)際是S波預(yù)警盲區(qū)。上述的是一個(gè)理想或者極端的例子，我們假設(shè)了地震發(fā)生在10公里左右深，臺(tái)站就在震中，判別地震只用了3秒（據(jù)說是當(dāng)前最高水平），我們可以看出地震預(yù)警盲區(qū)就是20公里左右。這意味著，地震預(yù)警技術(shù)本身在原理上就有一個(gè)不可避免的盲區(qū)，在預(yù)警盲區(qū)地震報(bào)警基本上是沒有什么效果的，因?yàn)樵诿^(qū)內(nèi)的人們收到預(yù)警（警報(bào)）信息是，地震波已經(jīng)過去了！實(shí)際上預(yù)警技術(shù)非常復(fù)雜，往往不是一個(gè)地震臺(tái)就可以準(zhǔn)確判斷，需要一個(gè)密度足夠的地震臺(tái)網(wǎng)。僅用地震波初始的幾秒鐘來判斷是否地震，還很不成熟。這樣處理時(shí)間就會(huì)更長，預(yù)警盲區(qū)就會(huì)更大。

4、P波快速判定地震是地震預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)

地震預(yù)警最關(guān)鍵的技術(shù)是快速判斷地震技術(shù)，這是個(gè)非常復(fù)雜的技術(shù)，其復(fù)雜的原因有二，一是需要在地震臺(tái)一收到地震信號(hào)后，“立即”判斷是地震，即我們前面說“秒級(jí)處理”技術(shù)，最好是1、2秒鐘。這是極其困難的，因?yàn)槌Ｒ?guī)快速處理一個(gè)地震（稱為地震速報(bào)）需要一個(gè)地震臺(tái)網(wǎng)，在整個(gè)地震波記錄完整（包括接收到P波、S波及其他震相）和掃過地震臺(tái)網(wǎng)后，獲得完整數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理。這里最大的問題是地震處動(dòng)震相的識(shí)別，即使用計(jì)算機(jī)，最快也需要幾分鐘時(shí)間才能確定地震參數(shù)，而且有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。這種處理完全是根據(jù)地震波傳播原理確定的可靠的方法。可是這種方法對(duì)于地震預(yù)警是沒有用的。

因此地震預(yù)警技術(shù)的發(fā)展必須研發(fā)“快速判斷地震”的技術(shù),也就是要在地震臺(tái)收到地震波以后幾秒鐘（目前一般需要至少3秒）就能快速判斷：⑴是地震，不是其他干擾（人為在地震臺(tái)附近的走跳、車輛、爆破、雷電等等）；⑵是大地震，不是小地震；⑶地震位置；⑷地震震級(jí)或在震中區(qū)域的烈度。目前這個(gè)技術(shù)主要建立在大地震產(chǎn)生的P波周期比較大，可以粗略估計(jì)地震強(qiáng)度的大小，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)可以使用P波的形狀估計(jì)地震發(fā)生的距離的經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的方法，這些方法不像傳統(tǒng)的地震測定方法那樣具有明確的物理基礎(chǔ)，盡管處理比較快，但可能會(huì)出現(xiàn)很大的誤差甚至錯(cuò)誤。比如，2013年2月19日云南巧家ML4.9級(jí)地震的預(yù)警，地震6秒鐘后就發(fā)出第一報(bào)，應(yīng)該說是高水平的警報(bào)了，可是震級(jí)只報(bào)了3級(jí)，顯然誤差很大。同樣日本“3.11”Mw9.0級(jí)地震的預(yù)警第一報(bào)震級(jí)為4.3級(jí)，與真實(shí)震級(jí)相差甚遠(yuǎn)。因此全球各種地震預(yù)警的警報(bào)都是采用多報(bào)形式，例如日本“3.11”地震預(yù)警，就報(bào)了15報(bào)，第15報(bào)震級(jí)為8.1，烈度為日本7度表中的六度弱。當(dāng)然第15報(bào)已經(jīng)是第一個(gè)臺(tái)站收到P波117秒以后了（地震發(fā)生130多秒以后），預(yù)警盲區(qū)已經(jīng)500多公里了，幾乎對(duì)于災(zāi)區(qū)沒什么作用了。這說明目前用P波前幾秒判斷是大地震的方法本身就不穩(wěn)定。盡管地震預(yù)警要求這些參數(shù)不像地震速報(bào)那樣精確，但是也應(yīng)控制在一定范圍了，這方面技術(shù)還需發(fā)展。地震警報(bào)的實(shí)質(zhì)就是與S波賽跑，最大縮小地震盲區(qū)范圍，最大限度降低地震災(zāi)害和次生災(zāi)害。

6、地震預(yù)警盲區(qū)實(shí)際上可能是地震破壞最大的區(qū)域

地震破裂帶的長度是和震級(jí)有關(guān)的（見表1），一般來說，5級(jí)地震為1-3km，6級(jí)為10-20 km；7級(jí)為30-80 km；8級(jí)為100-240 km；9級(jí)為300-1000 km。如上述分析如果地震預(yù)警20km盲區(qū)，就意味著盲區(qū)直徑為40km，這可能就相當(dāng)7級(jí)地震的破裂帶長度，一般來說也就是烈度最大的區(qū)域，也就是可能受地災(zāi)害最大的區(qū)域。 可見地震預(yù)警對(duì)于大地震時(shí)盲區(qū)以外的地震破壞是可以起作用的，而對(duì)烈度最強(qiáng)的地區(qū)的地震破壞作用有限。同時(shí)我們可以看出地震預(yù)警對(duì)于小地震作用不大，對(duì)于大于7級(jí)以上的地震盲區(qū)以外的地區(qū)的地震破壞具有減災(zāi)作用，籠統(tǒng)地說地震預(yù)警可以減輕地震災(zāi)害是不嚴(yán)格的。對(duì)于地震直接破壞最嚴(yán)重的區(qū)域可能是沒有作用的。

表1 震級(jí) M 斷層長度L（Km） 滑動(dòng)量 Do (m) 卓越周期T（秒）與地震矩 Mo 的關(guān)系

7、地震預(yù)警對(duì)于烈度異常區(qū)及次生災(zāi)害和生命線設(shè)施的作用

如上所說，地震預(yù)警對(duì)于地震的破壞減輕作用是有限的，但凡是大地震必然有兩種現(xiàn)象必須重視，一是地震的烈度異常區(qū)域，例如唐山大地震時(shí)的天津?qū)幒?，北京的通州。二是凡是大地震必然引起次生?zāi)害，例如汶川大地震的巨大滑坡，日本3.11地震的巨大海嘯，日本京都大地震的火災(zāi)等。因此大地震和巨災(zāi)都是連接在一起的，這些次生災(zāi)害都是由地震引起的，其發(fā)生時(shí)間往往滯后地震的強(qiáng)大震動(dòng)，就是地震造成的振動(dòng)和地基液化引起的房屋破壞和倒塌，也要滯后與地震波到達(dá)。當(dāng)然烈度異常區(qū)域往往是距震中區(qū)域以一定距離。因此地震預(yù)警對(duì)于這些災(zāi)害的緊急避險(xiǎn)還是有相當(dāng)?shù)淖饔玫摹＜词故窃诘卣痤A(yù)警盲區(qū)內(nèi)，應(yīng)該也會(huì)發(fā)揮一定的作用。另外地震預(yù)警對(duì)于生命線設(shè)施的緊急處置也是有作用的，即使在地震預(yù)警盲區(qū)，得到地震警報(bào)時(shí)地震波已經(jīng)到達(dá)和過去，但是對(duì)于水電氣這樣的生命線設(shè)施的緊急處置還是有很大的作用的，因?yàn)榈卣鹁瘓?bào)信號(hào)是在地震后幾秒或十幾秒發(fā)出的，是目前最快的地震報(bào)警，對(duì)于生命線設(shè)施采取緊急處置，避免進(jìn)一步產(chǎn)生水電氣的次生災(zāi)害有很大的作用。

8、重視利用P波和S波之差報(bào)警和S波緊急處置

地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展到今天，有它的過程：最先的地震警報(bào)系統(tǒng)就是利用P波和S波時(shí)間差采取避險(xiǎn)和處置，唐山地震時(shí)民間使用一個(gè)倒立的瓶子放在臉盆里，在地震發(fā)生后P波先到而且是上下振動(dòng)，很容易將瓶子振倒，給人們提醒。目前的水氣電的強(qiáng)震緊急處置基本上是很多都是當(dāng)振動(dòng)達(dá)到一個(gè)閾值后采取措施的。P和S波時(shí)間差預(yù)警對(duì)于盲區(qū)的緊急避險(xiǎn)和處置使用有其實(shí)際應(yīng)用效果。所以將P和S波時(shí)間差預(yù)警和S波緊急處置納入地震預(yù)警系統(tǒng)是十分必要的，為地震多發(fā)地區(qū)公眾和設(shè)施安裝相應(yīng)的設(shè)備，是減輕地震災(zāi)害的重要環(huán)節(jié)。

9、地震預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)有警報(bào)的快速確認(rèn)和解除

鑒于地震預(yù)警技術(shù)的現(xiàn)狀，我們不能對(duì)地震預(yù)警“求全責(zé)備”，日本氣象廳在2007年10月1日發(fā)布地震預(yù)警系統(tǒng)投入使用時(shí)就明確指出，由于地震預(yù)警技術(shù)本身和地震臺(tái)站環(huán)境的問題，包括其他震動(dòng)的干擾、雷電干擾、儀器設(shè)備故障、地震判定技術(shù)的復(fù)雜，地震預(yù)警可能會(huì)出現(xiàn)漏、誤、錯(cuò)報(bào)的情況。因此對(duì)于地震預(yù)警的確認(rèn)和解除就非常重要，應(yīng)該成為地震預(yù)警系統(tǒng)的重要組陳部分之一。例如，當(dāng)昭通公眾收到巧家地震警報(bào)信號(hào)時(shí)（據(jù)說有15秒時(shí)間），并沒有注意第一報(bào)的震級(jí)是多少，就已經(jīng)采取了避險(xiǎn)措施，地震過后到底是發(fā)生地震了沒有，地震有多大都是當(dāng)?shù)毓姾皖I(lǐng)導(dǎo)關(guān)心的問題。這時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)的正式地震速報(bào)就起了確定的作用：確實(shí)發(fā)生了地震，而且是4.9級(jí)，不是3級(jí)。無疑對(duì)于安定民心起到重要作用。如果巧家地震發(fā)生在高鐵沿線，在地震警報(bào)第一報(bào)時(shí)，全線可立即采取了減速行車的措施，如果在幾分鐘后確定的地震參數(shù)只有4.9級(jí)，而且距離較遠(yuǎn)，根據(jù)高鐵地震預(yù)案，不會(huì)有影響，高鐵可以立即恢復(fù)運(yùn)行。這種解除是非常重要的，確認(rèn)地震和解除警報(bào)，對(duì)于地震預(yù)警減少損失作用巨大。我國有著非常先進(jìn)的大地震速報(bào)系統(tǒng)，目前自動(dòng)地震速報(bào)可以在數(shù)分鐘完成，它對(duì)于地震預(yù)警的確認(rèn)和解除是非常重要的。因此地震的確認(rèn)和警報(bào)的解除應(yīng)該正式列為地震預(yù)警的一個(gè)組成部分。

10、地震預(yù)警是個(gè)復(fù)雜的社會(huì)工程需要全社會(huì)的動(dòng)員和參與

福建地震局局長金星說：要建成一套有效的地震預(yù)警系統(tǒng)需要具備以下條件：一是高密度的地震臺(tái)網(wǎng)：每20—30公里一臺(tái)（實(shí)際上應(yīng)該做到10公里一個(gè)臺(tái)—本文作者注）；二是好的處理系統(tǒng)：利用臺(tái)網(wǎng)捕捉的信息迅速定位、計(jì)算震級(jí)；三是完善的發(fā)布系統(tǒng)：將預(yù)警信息迅速傳遞到電視、電臺(tái)、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等公共平臺(tái)；四是健全的法律法規(guī)保障：使整個(gè)系統(tǒng)能有效運(yùn)作。概括的說就是“測得到”“定得準(zhǔn)”“傳得出”“用得好”。

這四個(gè)方面其實(shí)只是對(duì)地震部門的要求，我們說地震預(yù)警是個(gè)復(fù)雜的社會(huì)工程，就是地震預(yù)警工程不是單靠地震部門，需要全社會(huì)的參與，包括所有的行業(yè)和部門，關(guān)系到每一個(gè)人。如前所述地震預(yù)警就是地震警報(bào)，對(duì)于這樣的警報(bào)，各種人群、各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)的容忍度，是不一樣的。例如一般公眾只要收到預(yù)警就會(huì)采取行動(dòng)，并不關(guān)心預(yù)警的準(zhǔn)確性，反正不造成損失更好，有損失我人已經(jīng)躲避了，這說明公眾對(duì)地震預(yù)警有較大的容忍度；再如高鐵，你發(fā)布預(yù)警，我就采取措施，先減速。我希望在一兩分鐘里你給我確認(rèn)是不是大地震還是小地震或者誤報(bào)，我可以立刻恢復(fù)運(yùn)行，在說明高鐵是有一定容忍度的；而核電站不能有個(gè)預(yù)警我就停堆，我要求必須是對(duì)我有威脅時(shí)報(bào)警，停了反應(yīng)堆，其恢復(fù)需要很長時(shí)間，這些行業(yè)容忍度就低。

各行各業(yè)都收到同一個(gè)地震警報(bào)，其采取的措施需要不同，誰來管？自己管，都要參與，這就叫全社會(huì)參與。日本采取了市場化的方法，隨著地震預(yù)警的發(fā)展，出現(xiàn)了許多地震預(yù)警增值服務(wù)商。也有行業(yè)自己制定統(tǒng)一辦法的，像日本廣播協(xié)會(huì)（ＮＨＫ）就專門根據(jù)地震警報(bào)信號(hào)開發(fā)了供本行業(yè)使用的地震預(yù)警接收和廣播電視發(fā)布系統(tǒng)。

只有全社會(huì)參與地震預(yù)警，才能使地震預(yù)警報(bào)系統(tǒng)發(fā)揮減災(zāi)作用。這就像戰(zhàn)爭中的防空警報(bào)，地震部門是拉警報(bào)的，到哪里躲避、怎樣躲避，還要靠自己。

   資料來源于中國地震信息網(wǎng)