2008年舉行的兩院院士大會上,時任中國地震學(xué)會副理事長陳顒院士表示,要加強地震預(yù)警研究。“大家知道,地震波跑的速度是一秒鐘六公里到七公里,假如我這個地方發(fā)生地震了,你那里離我六十公里,地震波傳到你那里,就有10秒鐘。”陳顒院士說,假如地震發(fā)生之后,最近的地震臺站接收到地震信號,用無線電波發(fā)出去,馬上通過電視媒體、手機短信發(fā)布消息,就可以爭取到時間。“不管有多么困難,在未來幾年里,中國的地學(xué)家一定要把這個事情干成。”
經(jīng)過前期咨詢論證和可行性分析,2018年7月,國家地震烈度速報與預(yù)警工程項目正式啟動。
為預(yù)警臺站“落戶”
臺站勘選是項目可行性研究的基礎(chǔ)和前提,不僅要考慮整體臺網(wǎng)布局與觀測需要,同時要兼顧通信、供電、交通及長期觀測要求。如何能為每一個預(yù)警臺站選擇一個合適的“落戶”地點,成為擺在預(yù)警項目面前的一道難題。
動員全國31個省地震局600余名技術(shù)人員,用時30余天,累計行程約400萬公里,完成了15000余個預(yù)警臺站的野外勘選工作。平均海拔6839米的唐古拉山,縱貫天山脊梁的烏蘇獨庫公路,人居環(huán)境惡劣山嶺溝壑的滇東北烏蒙山區(qū)......留下了勘選隊員的腳印,他們和山川為伴,與河流同行。
“一邊是嶙峋絕壁,一邊是百米斷崖,每隔幾百米出現(xiàn)的注意落石警示標(biāo)志,讓坐在車?yán)锏奈覀儾桓掖蝽?,神?jīng)緊繃。”2016年4月8日,云南地震局勘選隊員從昆明出發(fā),前往大姚鎮(zhèn)鐵鎖鄉(xiāng)勘選三個宏觀備選點,但由于交通不便、基巖破碎、噪音干擾,三個備選點都被迫放棄。第二天,隊員們終于找到一處適合的備選點,他們蹲在基巖旁,將數(shù)據(jù)采集器和筆記本電腦接入地震計,接上GPS(全球定位系統(tǒng))定位纜線,開始測試數(shù)據(jù),不一會,鮮紅的地震波形出現(xiàn)在電腦屏幕上,從屏幕左邊跳動到屏幕右邊,這是大地的“心跳”。
為預(yù)警儀器“烤機”
自項目啟動到2019年底,建設(shè)者們集中精力開展臺站建設(shè)。截至2020年7月底,臺站征租地工作已經(jīng)基本完成,全國有土建任務(wù)的基準(zhǔn)站、基本站開工率超過90%,完工率達到將近80%,土建工程的加快實施,為預(yù)警工程的后續(xù)建設(shè)奠定了良好基礎(chǔ),也是整個工程發(fā)揮成效的基礎(chǔ)。
“房子”有了,“家具”也要跟上,設(shè)備安裝與運行十分重要。預(yù)警項目涉及儀器種類繁多,包括地震計、數(shù)據(jù)采集器、加速度計、智能供電系統(tǒng)等主要器材,同時還包括各種線纜、儀器柜、配電箱等輔助器材,任何一環(huán)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致整個系統(tǒng)的遲滯,甚至失效。
儀器的遴選階段,項目臺站建設(shè)組在與儀器供貨商的溝通中發(fā)現(xiàn),各個儀器的物理接口、數(shù)據(jù)接口及通訊協(xié)議并不統(tǒng)一,這給項目的開展及推廣帶來了巨大的阻礙,也增加了數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)的難度,延長了數(shù)據(jù)分析的時間,是“爭分奪秒”預(yù)警任務(wù)中的一個重大難題。針對這種情況,臺站建設(shè)組與儀器專家多次溝通協(xié)調(diào),統(tǒng)一規(guī)定各類儀器的物理接口、數(shù)據(jù)格式及通訊協(xié)議,保證數(shù)據(jù)在各個儀器系統(tǒng)間的順暢流轉(zhuǎn),向?qū)崿F(xiàn)“秒級”的地震預(yù)警邁出重要一步。
遴選過程中,為保證儀器在極端環(huán)境下能夠正常運轉(zhuǎn),項目臺站建設(shè)組技術(shù)人員多次赴海南、黑龍江、西藏等高熱、高濕、高寒極端環(huán)境地區(qū)進行儀器測試。先后3次趕赴福建,利用人工氣槍震源發(fā)生器對各個廠家的烈度計進行了現(xiàn)場測試,獲得了儀器的第一手?jǐn)?shù)據(jù),同時也對儀器的穩(wěn)定性及可操作性有了全面的掌握。針對數(shù)采等儀器,與中國鐵路總公司合作,在鐵塔基站上進行了數(shù)據(jù)采集等儀器的實際工況測試。
經(jīng)過測試被選中的儀器,在出廠和發(fā)貨階段,也要進行嚴(yán)格的穩(wěn)定性和重復(fù)性測試,行業(yè)內(nèi)俗稱“烤機”,即通過為期一個月的連續(xù)測試,記錄儀器的工作情況,觀測各個元件的磨損程度,并將產(chǎn)出數(shù)據(jù)傳回臺網(wǎng)中心數(shù)據(jù)庫,進行后臺的記錄分析。“烤機”結(jié)束后,儀器會被貼上專用檢測合格標(biāo)簽,發(fā)往各省地震局進行安裝,無標(biāo)簽的儀器不允許進入安裝環(huán)節(jié)。
邊建設(shè)邊服務(wù),全國預(yù)警為期不遠(yuǎn)
遵循“邊建設(shè)邊服務(wù)”的工程建設(shè)原則,福建、四川、云南等作為工程建設(shè)的“先行先試”省份,已實現(xiàn)部分地區(qū)地震預(yù)警信息服務(wù)的能力。2019年4月18日,臺灣花蓮縣海域發(fā)生6.7級地震,福建省地震預(yù)警系統(tǒng)在震后26秒發(fā)布地震預(yù)警第一報,為福建各地贏得45至96秒的預(yù)警時間。2019年6月17日,四川長寧發(fā)生6.0級地震,震后11.2秒即產(chǎn)出了第一報地震預(yù)警信息。2019年9月8日,四川威遠(yuǎn)發(fā)生5.4級地震,震后7.9秒產(chǎn)出第一次地震預(yù)警結(jié)果……隨著工程的推進,遼寧、浙江、甘肅、山西、山東、江西、湖北、湖南、安徽等省的子項目也將陸續(xù)落地。到2023年,中國將建設(shè)世界上最大的地震預(yù)警系統(tǒng),在華北、南北地震帶、東南沿海、新疆天山中段以及拉薩周邊地區(qū)五大重點地區(qū)實現(xiàn)秒級的地震預(yù)警能力和分鐘級的烈度速報能力,基于PC地震預(yù)警終端軟件、地震預(yù)警APP以及地震預(yù)警信息專用接收終端等服務(wù)方式,向社會公眾、政府部門和企業(yè)提供地震預(yù)警服務(wù)產(chǎn)品。
十年磨一劍,地震預(yù)警可期,它將在未來發(fā)揮真正的減災(zāi)實效。