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地震预警系统编辑热点资讯

2018-09-28 02:21:22

1系统概念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用分秒必争来形容最为恰当不过2系统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 建立地震预警系统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

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3系统效果美国预警系统的原理决定了地震预警系统能够提供的应急时间是有上限的美国虽然没有部署地震预警系统但相关研究已经开展了很多年其中包括一个在旧金山湾区进行研究的名为ElarmS的地震预警系统结果表明这套ElarmS预警系统对于不到一半的地震能够提供10秒以上的预警时间对于绝大多数地震能够提供的有效预警时间不超过30秒在几秒至数十秒的时间内我们能够采取什么样的措施减少损伤停止高速列车从电梯撤离终止或保护关键仪器和设备人员撤离到安全地带等等……我们可以做的很多但是我们不能做的却更多

此外预警系统面临一个尴尬的规律越是地面运动强烈的极震区能提供预警的时间就越短对预警系统依赖越弱的地区能提供的预警时间反而越长再拿汶川地震举两个极端的例子离震中不到20公里的映秀镇处于预警系统的响应盲区基本没有可能获得提前预警而距离震中约1500公里的北京可获得大约3分钟的提前预警但又几乎没有意义日本日本国土交通省所属的日本气象厅于2006年8月1日启用高度利用向紧急地震速报系统并于次年10月1日上午9时开始向全国的一般大众发布警报

紧急地震速报分为预报和警报预报向高度利用者提供警报的发报条件为预测震度5弱以上[1] 在其预警系统的宣传手册中提到如果您距离震中太近预警信息和地震波可能同时到达

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

2011年3月11日的东北太平洋冲9.0级地震中系统分别在地震发生后5.4秒和8.6秒向高度利用者和一般民众发布了地震预警几乎是在地震波到达陆地的一瞬间在警报地域居住的居民都收到了警报其中距离震源较近的岩手县大船渡县观测震度6弱获得了12秒的预警时间摇晃最剧烈的极震区宫城县栗原市观测震度7最大加速度约3.8个重力加速度则获得了18秒的预警时间而东京都震度5强在警报发出1分钟后也感受到了剧烈的摇晃

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以及复数个地震同时发生时震源参数分离独立判定作为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The Japan Times一则标题为地震预警系统再次失效的从一个侧面反映出了地震预警系统的现状中国2014年5月中国首都圈地震预警系统经过近1年半的建设已建成并于投入运行为首都圈民众和地铁化工等重大工程提供地震预警服务

此次系统覆盖了北京天津唐山承德张家口保定廊坊沧州大同等首都圈区域13万平方公里范围当首都圈及周边区域发生地震时预警系统可以在地震发生7秒内为民众和重大工程发出警报减少人员伤亡和次生灾害

首都圈地震预警系统应用了该所自主研发的ICL地震预警技术该技术是2008年汶川地震后在来自中国地震局等国内外专家的支持下研发的经过大量汶川余震检验而逐渐完善与成熟形成了我国具有完全自主知识产权的地震预警技术

截至2014年中国已有15个省市开始应用ICL地震预警技术建设地震预警系统覆盖区域近100万平方公里其中包括南北地震带郯庐地震带等其所建设的地震预警系统已经成功预警包括芦山7级强震等破坏性地震并通过电视微博和专用接收终端等发布预警信息首都圈中的一些学校社区科普馆已经应用了地震预警信息[2] 4系统部署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

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地震预警系统编辑热点资讯

.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迄今我们仍无法看到这个赌局的结果不过有一件事很确定日本等国将继续在这个赌局上不断下注5地震预警中国地震局国家地震烈度速报与预警工程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[3]

云南省昭通市巧家县四川省凉山彝族自治州宁南县交界2013年月19日发生4.9级地震有媒体报道称成都高新减灾研究所与云南昭通市防震减灾局联合建设的地震预警系统对该次地震进行了成功预警[3]

据介绍中国地震局在科技部的支持下从2009年开始启动地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用项目项目进展顺利即将进行正式验收通过这个项目中国地震局已经掌握了地震预警系统的关键技术将来会直接应用到国家地震预警系统工程里去该工作人员说[3] 现状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需要进一步研究的科学和技术问题

中国从上世纪末开始开展地震预警技术先期研究已在测震台和强震动台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但是由于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方案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络预警和单点预警结合起来以减少盲区和增加预警范围

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

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

中国国家中长期科学和技术发展规划纲要年和地震科学技术发展规划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困难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条件技术发展及震源所处位置等客观条件的限制

地震预警系统建立的阻碍在于思路体制和科技三方面同时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也是地震预警系统建立中需要克服的困难进展中国在九五期间在首都圈建立了由72台卫星传输80台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

地震预警系统可以通过增加地震监测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完善预警系统2013年4月20日早上8时2分四川雅安突发7.0级地震顿时牵动了亿万国人的心这一刻我们都是雅安人民族大爱在神州蔓延多难兴邦殷忧启圣从汶川到雅安我们付出了血的代价也汲取了血的教训此次雅安地震无论是官方还是民间反应更迅速救灾更专业信息更透明不过我们可以做得更好建立和完善地震预警机制已成为当务之急地震预测预报预警是三个不同的概念地震预测是通过资料分析规律研究提前判断地震发生信息预报是把预测结果进行发布而预警是指在地震发生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眼下地震预测预报还是世界性难题成功的预测预报多属个例而在地震预警上可以大有所为日本覆盖全国的地震预警系统就是典范6最新成果2011年8月美国发生一场地震并导致一座核电站关闭 ICL地震预警技术系统(2张)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[4]

评审专家认为该系统处于国内先进水平部分技术具有国内领先和国际先进水平这是中国首个通过省部级科技成果鉴定的地震预警技术系统该系统通过对地震波波形的监测分析汇总综合分析实现地震预警的有关参数计算和估算生成地震预警警报实现了地震预警信息的秒级响应发布同时该系统还实现了地震预警的多途径发布预警信息可以通过计算机广播电视及地震预警信息专用接收终端等途径进行发布[5]

2013年3月14日美国地震学家凯特哈顿14日接受新华社采访时说加利福尼亚州正在测试的地震预警系统11日在南加州发生地震前30秒成功发出警报据哈顿介绍这一地震预警系统通过设置在各地的感应器将破坏力较小但速度较快的P波信息传递到与之相连的电脑进而对地震位置震级时间等进行预测和报警[6]

成都建成世界最大地震预警系统

2013年3月18日成都高新减灾研究所宣布该研究所在相关部门支持下初步建成了覆盖面积为40万平方公里的地震预警系统[7]

成都高新减灾研究所所建设的地震预警系统包括了布设在甘肃陕西四川云南等8个省市的部分区域的1213台地震监测仪器预警中心和通过多种方式的预警信息实时发布和接收系统总价值1.6亿元得到了科技部中国地震局四川省科技厅四川省应急办和成都市高新区等相关部门的支持[8] 7研究所系统简介 无报警系统时避险过程QuakeSolutionTM预警系统是王暾博士领导的成都高新减灾研究所在国内外专家的支持下自汶川地震后通过技术创新而实现的软硬件一体化的具有自主知识产权的地震预警系统该系统的重要创新是其误报率低软硬件一体化技术等另外该系统还可具备烈度速报功能与无预警系统相比地震预警系统可以在地震灾难到来前给出警告缩短反应时间判断时间决策时间减少人员伤亡 有报警系统时避险过程

有无预警系统时避险过程比较

成立于汶川地震后的成都高新减灾研究所从2008年汶川地震后开始研制地震预警技术在来自国内外地震应急专家的帮助下成都高新减 汶川试验区域图灾研究所初步掌握了地震预警和烈度速报的核心技术且已经将这些技术融入到其开发的软硬件一体化系统中形成了自主知识产权

从2010年底开始研究所已经先后在2万余平方公里的汶川余震区域包含18个县市覆盖了四川省甘肃省陕西省三省交界区域布设了预警试验络自2011年4月15日起已经对试验区域内发生的110次余震实现了预警并在国内首次实现了参试人员先收到预警短信然后才感觉到地震在四川省地震局台站管理中心成都市防震减灾局等单位都安装了接收终端 预警和烈度速报系统展示平台并进行了实时录像

汶川试验区域图中方框表明地震监测设备布设区域其中的小圆点表示监测设备

预警和烈度速报系统展示平台展示了台站监控左上屏实时数据流左下屏预警警报窗口右上屏烈度速报输出右下屏自主研发地震预警系统就是在一定地域布设相对密集例如台站间距15公里的地震观测台在地震发生时利用地震波与无线电波或计算机络传播的速度差在破坏性地震波(横波或面波)到达之前给预警目标发出警告以达到减少地震灾害和地震次生灾害的技术地震预警的关键是利用地震波的前几秒的数据准确估计震级震中位置以及快速估计地震对预警目标的影响等

成都高新减灾研究所自主研制地震预警系统公众体验从 地震预警系统架构图2011年日9月20日开始启动的减灾面对全国公众招募多名地震预警系统体验志愿者现阶段中国的部份志愿者正在参与测试主要分为电脑客户端客户端短信三种方式接收预警支持的操作系统有安卓IOS和windows mobileiPhone地震预警接收软件可自动跟踪用户GPS位置或用户自行设定所在区域以接收相应预警信息体验志愿者将在智能或者电脑上安装地震预警系统的客户端在地震发生时和电脑将会自动响起地震横波到达所在位置的倒计时非智能则通过短信功能接收到地震预警的相关信息提醒体验者及时避险成都高薪减灾研究所自主研究的地震预警系统已经预警120多次有利促进了中国地震研究日本地震预警1989年日本的铁道技术研究所开发出了实用性的地震预警系统投入新干线列车运营管理

2004年8月1日日本的全国性地震预警系统试运行2006年正式运行

该系统能够在地震爆发后极短的时间内向相关地区的民众传达地震波将要到达的信息并且尽可能地将各种特殊情况考虑在内使预警信息通知到人无所不至[9]

2007年10月1日日本气象厅推出了紧急地震速报能够在地震发生后几秒到几十秒的时间内向公众发出地震警报[9]

2007年11月26日日本电报公司(NTT)出售的大部分都搭载了短信通知地震警报的功能其它运营商之后也纷纷效仿用户可以通过订阅服务免费接收地震警报短信或电子邮件智能通过设置或下载应用软件也可以实现接收警报[9] 重要事件2011年4月25日预警系统开始试运行

2011年7月和2011年12月分别召开地震预警研讨会

2011年9月20日公众开始体验地震预警

2011年11月1日四川甘肃陕西的学校应用地震预警系统进行演习

2011年12月6日实际地震触发学校的地震预警警报师生安全有效疏散

2012年2月12日组织志愿者座谈会

2012年4月22日多个智能平台能够接收地震预警信息等加入

2012年5月10日参加由四川省科技厅组织的中国首次过万人地震预警演习

[10] 2013年2月19日10时46分云南省昭通市巧家县附近发生4.9级地震成都高新减灾研究所与云南昭通市防震减灾局联合建设的地震预警系统对该次地震成功预警这是国内地震预警系统首次实现对破坏性地震成功预警[10]

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