防震減災手抄報:地震預警的十個問題

1、地震預警,不是地震預報

什麼是地震預警?地震發生後,有縱波(P波)和橫波(S波)兩種主要地震波同時由震源向外傳播。縱波傳播速度較快,大約6公里/秒左右,但震動相對較小。橫波速度較慢,大約4公里/秒左右,攜帶能量大,是大地震時造成破壞的元兇。地震預警系統是利用震中附近監測儀器捕捉到的地震縱波後,快速估算地震參數並預測地震對周邊地區的影響,搶在破壞性橫波到達震中周邊地區之前,通過電子通訊系統發布預測地震強度和到達時間的警報信息,使相關機構和公眾能採取緊急措施,減輕人員傷亡和災害損失。

地震預報,是在地震發生之前,對地震發生時間、地點、強度(俗稱地震三要素)的預測報告。目前人類還不能準確地預報地震,它和地震預警完全是兩回事。

2、地震預警是翻譯不準確,應該叫地震報警或地震警報

地震預警是翻譯上的問題,英語為Earthquake early warning ,日本叫“地震緊急速報”,因此中文應翻譯為“地震報警或地震警報”,而不應翻譯成“地震預警”,翻譯成預警容易和預報混淆。美國在加州新建立的地震預警試驗系統就叫做Shake alert,也可能是為了更準確的描述這個技術系統是個警報系統。

因此目前所謂地震預警,就是地震警報!它是在一個地方已經發生了地震,當地的地震監測設備在測出了地震之後,發出警報:我這地震了!由於地震波的速度只有每秒幾公里,相對電磁波的每秒30萬公里要慢得多,人們就將地震發生的訊息用電磁波手段(電話、廣播、電視、網路)迅速地傳給遠方,在離地震發生比較遠的地方,收到警報時地震波還未到達,這時採取緊急措施逃生和關閉電、氣、水等生命線設施,捷運、高鐵減速等等,可以減少損失,避免次生災害。

3、地震預警從原理上就有盲區

地震預警技術從原理上就有“預警盲區”,所謂預警盲區就是地震警報到達該地區時,地震波已經到達或已經過去。換句話說警報收到時,已經沒用了。

為什麼會有這樣的現象出現呢?這裡有兩個原因,一是地震是有深度的,一般來說大地震,淺源地震多發生在10-20公里深,地震發生後地震波向各個方向傳播,到達地面的地震台站需要時間。二是地震台站接收到地震信號後要進行處理確認是大地震才能發出警報,這也需要時間。圖2是一個地震台接收到地震波後最理想的盲區示意圖,所謂最理想就是這個地震台正好在地震的上方,也就是在震中位置。假設地震發生在12公里深,地震縱波傳到地面地震台約需2秒鐘, 地震台收到地震波進行判定是地震的處理,這是“秒級處理”技術,因為多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秒中發出地震警報,這是地震縱波已經走了30公里左右,地震橫波也已經走了20公里左右,這就是縱波和橫波的預警(警報)盲區,或稱P波和S波預警(警報)盲區。

如前所述,S波是大地震是破壞的元兇,一般指預警盲區實際是S波預警盲區。上述的是一個理想或者極端的例子,我們假設了地震發生在10公里左右深,台站就在震中,判別地震只用了3秒(據說是當前最高水平),我們可以看出地震預警盲區就是20公里左右。這意味著,地震預警技術本身在原理上就有一個不可避免的盲區,在預警盲區地震報警基本上是沒有什麼效果的,因為在盲區內的人們收到預警(警報)信息是,地震波已經過去了!實際上預警技術非常複雜,往往不是一個地震台就可以準確判斷,需要一個密度足夠的地震台網。僅用地震波初始的幾秒鐘來判斷是否地震,還很不成熟。這樣處理時間就會更長,預警盲區就會更大。

4、P波快速判定地震是地震預警的關鍵技術

地震預警最關鍵的技術是快速判斷地震技術,這是個非常複雜的技術,其複雜的原因有二,一是需要在地震台一收到地震信號後,“立即”判斷是地震,即我們前面說“秒級處理”技術,最好是1、2秒鐘。這是極其困難的,因為常規快速處理一個地震(稱為地震速報)需要一個地震台網,在整個地震波記錄完整(包括接收到P波、S波及其他震相)和掃過地震台網後,獲得完整數據後進行處理。這裡最大的問題是地震處動震相的識別,即使用計算機,最快也需要幾分鐘時間才能確定地震參數,而且有時還會出現錯誤。這種處理完全是根據地震波傳播原理確定的可靠的方法。可是這種方法對於地震預警是沒有用的。