地震帶的台灣必學:提前 71 秒發出 7.0 大地震預警,中國的智慧防災系統怎麼做到?

編按:智慧防災,本次四川發生的 7.0 大地震,傷亡人數比想像中少了許多,儘管不知道是不是中國隱瞞消息,

也難以確認本文中介紹的地震預警系統起了多少作用。不過,連結傳播管道,如手機、簡訊的地震預警系統,

確實非常必要而本篇文章介紹了中國防災中心 ICL 如何提前整整 71 秒發出地震預警,

當中不只運用了地震科學,也用上了許多先進的科技技術。

有研究已經表明,人們如果能在地震發生時提前 3 秒收到警報,傷亡人數可降低 14%;提前 10 秒獲得警報,

傷亡人數可減少 39%;提前 20 秒,傷亡人數可降低 63%。

而在昨晚發生在四川阿壩縣九寨溝的 7.0 級地震中,王暾團隊研發的 ICL 地震預警系統,

成功提前 71 秒通過手機及專用終端為成都市發出預警信息,提前 19 秒為甘肅隴南市發出預警 。

而這次預報,其實已經是這套系統第 38 次成功預警中國的破壞性地震。

 

地震預警系統的關鍵究竟在哪裡?

 

在了解「地震預警」這個世界性難題的關鍵點之前,我們要先了解什麼是地震預警與地震預報:

「地震預警」則指在地震發生後,利用縱波(P 波,主要使地面上下顛簸)比橫波(S 波,主要使地面左右顛簸)

傳播速度不同而產生的時間差,與時間賽跑,在威力更大的橫波到達預警目標之前對外發出預警。

而「地震預報」則是指的是在地震發生之前,預知地震發生的地點和時間,從而快速將人員提前撤離地震區,

關閉次生災害源,將地震災害降低到最低。因此,作為一種「超級新聞速報」,

地震預警對於信息時效性與準確性的要求是前所未有的,傳統的地震定位與算法基本不能在預警系統中使用。

而這兩個模塊也就成了全球地震監測技術發展過程中的關鍵性技術難題。也正因為如此,

地震預警至今仍然是一個世界性難題。總之,一個完整的地震預警系統至少應該包括實時地震定位、實時震級計算、

預警目標區烈度估計以及預警信息發布等幾個重要功能模塊。

而「定位算法」與「實時震級計算」則是整個預警系統中最重要、最關鍵、

也是決定地震預警成敗的兩個主要功能模塊 。沒錯,地震預警,算法必不可少。

其中,實時震級計算則是整個地震預警系統中最複雜、也是最困難的一部分 。

由於地震預警對於信息有著超高的時效性要求,計算預警震級時往往只有震中附近的少數幾個觸發台站、

有限時間長度內的信息可以利用。因此,相關技術人員就必須找到一些非常規的、穩定可靠的實時震級計算方法。

目前,國際上也已發展了實用的實時震級計算方法,這些方法大致可以歸納為三大類:

與週期/頻率相關算法,與幅值相關的算法,以及與強度相關的算法。

 

中國「出品」的 ICL 地震預警系統

 

這次在九寨溝 7.0 級地震中發揮效用的 ICL 地震預警系統,是由中國「千人計劃」入選者,

成都市高新區減災研究所所長王暾及其團隊研發,並與四川阿壩州防震減災局聯合建立一整套體系。

而 2008 年的汶川地震,就是這個出生在四川省達州市的力學和物理學博士開始研發 ICL 地震預警系統的契機,

其研究所英文名 ICL 是 Institute of Care-life(關愛生命組織) 的縮寫,你就應該能明白其蘊含的重要意義。

ICL 地震預警系統分為地震監測,預警信息分析和處理,預警信息發布,以及預警信息接收和應用 4 個環節。

大致包含瞭如下幾個部分:地震監測儀器、數據收集與計算中心、發布預警的各種途徑,

可接受預警信號的行業/個人終端。

 

(成都市高新區減災研究所所長王暾)

在地震發生時,它能夠利用地震危險區域佈設的高密度台網對震源進行監測,

進而通過檢測儀將檢測到的關鍵信息發送至預警中心畸形分析處理,

然後預警中心再通過各種信息接收終端發布預警信息給用戶,最終用戶接收信息並進行避險。

最值得注意的是,該預警系統已經實現了通過智能手機、廣播電視、微博、

地震預警信息接收服務器等同步實時發布預警信息, 使得中國成為繼墨西哥、日本後,

第三個具有地震預警技術能力的國家 。

 

 

目前,中國已建立了覆蓋 31 個省區,220 萬平方公里,覆蓋 6.6 億人口的地震預警網絡,

主要分佈在南北地震帶、華北地震帶、東南沿海地震帶、新疆西北部。覆蓋了中國地震預警一線區 90% 的面積。

 

幾十秒真的很關鍵

很多人也許會有疑問,只能提前幾秒到幾十秒的地震預警,到底能有多大作用?大家可別小瞧了這短短幾十秒。

筆者今天凌晨在小區裡測試了一下,假設自己在成都第一時間看到這則預警推送,那麼在迅速反應的前提下,

1 分鐘是可以從 2 樓通過走樓梯迅速沖到居民樓前的空地上的。

當然,如果你在第一時間看到這則信息並迅速躲到廁所的反應時間是相對充裕的,經測試為 5~7 秒左右。

這也是為何微博有不少網友在感慨地震預警系統的重要性。

 

此外,也有數據表明,普通建築在遭遇地震時大約可以抵禦地震襲擊約 12 秒後倒塌。

譬如在汶川地震發生時,四川省地震局位於地震重災區的地震觀測站內,

沒有抗震設防的圍牆是在地震波到達 10 秒後倒塌的。

同時,由於人們在遇到突發狀況時不太容易能快速而準確的判斷情況,

地震預警系統能夠幫助人們在地震發生時快速判斷,增加逃生成功的可能。

 

 

除此之外,地震預警系統還可以有效避免高鐵,燃氣管道等工程遭受地震後帶來的不利影響。以燃氣管道為例,

若能在地震波到達之後短時間內關閉管道,就能有效控制燃氣洩漏的數量而降低火災或者爆炸的風險。

雖然地震預警系統有諸多益處,但是由於地震波由震中向外傳播,導致距離地震震中越近,

最先受到影響的重災區,接受地震預警信息和進行反應的時間極短,很難避免震中地區較大人員傷亡。

而距離震中越遠,受到地震影響較小的地區,則有更多時間接收預警並作出反應。

這也使得能否通過改進預警原理機制,減小震中地區的人員傷亡成為未來地震預警的研究方向之一 。

 

智慧防災
地震預警很重要,自救手段也很重要

而我們在最後需要提醒大家的是,無論如何,技術手段只是保障地震預警系統成功運行的一部分,

地震預警系統各項功能的發揮還取決於民眾的防震減災素質以及對地震預警系統的熟悉程度。

而這就需要民眾通過各種途徑增加對地震預警系統的了解,

並能夠在接收到地震警報信息時從容選擇最合理的緊急逃生避險措施進行自救,

這才能讓預警系統的各項功能得到最大發揮。

 

文章出處:TechOrange