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浅谈日本的地震预警系统建设

发布时间:2016-08-30浏览次数:字体:[ ]

  地震预警系统的原理是这样的:地震的破坏主要来自地震波,而地震波包含P波(纵波)和S波(横波)两种形式,来自地下的S波能引起地面剧烈的水平晃动,是地震时造成建筑物破坏的主要原因,也是地震之所以致灾的“罪魁祸首”。但地震发生后P波和S波的传递速率是不同的,P波通过地球的地壳以6-7km/s的速度传播;而S波经由地壳以3.5-4km/s的速度传播,这一点与雷电很类似——闪电总要比雷声先出现。P波出现S波未到达的时机立即作出反应,以尽可能减少地震灾害造成的损失。

  日本从2007年10月开始的地震预警系统,在2011年3月11日的日本东海大地震中发挥了很好的作用,数百万日本人在大地震发生前大约一分钟得知了地震的消息。日本有世界上最好的地震预警系统。此次强震发生后,地震预警系统通过广播、电视和卫星数据传输系统发布地震警报,一些订阅了特殊预警服务的人还能通过手机和电子邮件收到警报。在东京,正常播放的电视节目被响亮的警报声打断。电视警报出现后一分钟,第一次强烈震动撼动了首都东京地区,高层建筑剧烈晃动,数百万人逃到室外。

  日本坐落在多个海洋板块和一个大陆板块的交界处,因此会更加遭受到由于板块缩小产生的大规模交叉板块地震。从1995年的阪神淡路大地震发生至今的十余年中,世界上高级别的地震(6.0级或以上)20%以上都发生在日本或者周边地区。为了在地震发生后快速地定位震源以及估算出地震的震级并快速地发布海啸预报,作为日本地震灾害主管部门的日本气象厅已经在全国范围内安装了180个地震检波器站点(大约每隔60千米1个)。与此同时。还通过收集从在线数据源得到的观测数据,包括来自于一些研究机构使用的高灵敏度地震检波器的数据,以常规性地监控地震的活动状况。日本气象厅需要为全国总共大约3900个区域点发布地震强度信息,为了做到这一点,日本气象厅在全国范围内安装了总数达600个点的地震强度仪(大约每隔20千米1个),以测量地面运动的强度,获取相关的数据。气象厅同时也使用由当地政府安装的2800个点的地震强度仪表的数据,以及由国家地球科学与自然灾害预防研究所安装的总数大约1000台地震强震观测仪中的470台提供的数据。为了更彻底地获知地震与地壳活动情况,以及为调查研究提供基本的观测资料,地震观测要求使用高灵敏度的地震检波器和宽带地震检波器进行监测。这就需要在中央政府地震研究推进指挥部的指导下,与诸如NIED这样的研究机构进行合作。地理调查研究所也已经在全日本建起了了大约1200个GPS观测站,从而形成GPS地球观测网络,通过这一网络可实现对规定区域的数据测量,监控和分析出地壳的运动,观测所得到的数据也可以与相关的组织实现共享。

  经过多年的努力,日本已经建立起了较为完善的地震信息发布体系。目前,只要在日本或者周边发生地震,日本气象厅即可从不同类型的地震检波器和地震强度仪中分析出数据。在大约2分钟内,就可以发布一份强度为3级或更大级别地震的“地震强度信息”的报告,并在5分钟之内发布一份含有震源与地震震级的“地震信息”报告,以及测量到感觉有强烈晃动的地震的强度。

  日本在地震预警系统建设方面以建设“紧急地震速报系统”为突破口,通过面向地震要害部门提供紧急速报服务以减轻地震造成的各种生命财产损失。

  尽管地震S波和P波的传递时间差只有短短的数秒到数十秒时间,但可以赢得宝贵的向死神争夺生命以及尽可能减少财产损失的机会。日本的做法是通过对火车、关键设备的运作和电梯的紧急制动,或者是通过让人们能够来得及采取基本的减灾措施来实现,例如熄灭明火或是躲在桌子底下等防灾行动,目标是针对使用地震预警信息来自动地触发紧急事件减灾措施。

  日本的地震预警系统最先安装在了新干线的列车上,具体的做法是:在铁轨上每隔20千米安装一个地震计,采用独立安装的传感器用来分析P波信息,并能迅速地把接收到的P波信息传递给列车控制系统,以触发列车作紧急制动,以期能在S波到来时能够处于静止状态,避免出轨等事故的发生。随后这一系统也推广至一般铁路,一般线每隔40至50千米安装一个地震计,每个地震预警站均连线到列车、区域控制中心、控制中心总部、铁路技术研究所及日本气象厅。当有任一预警站水平地动的加速度峰值(PGA)超过特定阈值时,此站前后共20千米的铁路会自动切断列车的电源,以停驶列车。同时控制中心总部的人员将依据预警站所观测的PGA以及日本气象厅所估计铁路附近的震度再决定停驶铁路总长度、需要检查铁轨的路段及如何控制邻近路段的列车等。

  除了在铁路系统应用外,这一预警系统还应用到了大量的生命线工程,比如东京燃气公司用安装在供气地区的传感器得到的信息和土壤与管道信息的数据库作损失评估,开发出了能对燃气供应自动断气的决策支持系统,以便能实际控制关闭气阀的流程。

  在逐步范围成功应用的基础上,从2006年8月开始日本气象厅对特定机关发送地震预警信息。自2007年10月1日开始,日本气象厅与日本土地、基础设施与运输部合作,共同推出了面向社会各类对象的地震预警信息速报服务。这一预警服务系统借助卫星通信传输网络实现,并充分利用广播、电视、互联网等方式进行实时预警的发布,为促进全社会防震抗灾起到了非常好的作用。

  地震灾害预报的困难并不意味着地震预警系统的建设无所作为,或者说可有可无,恰恰相反,日本、墨西哥等地震易发国家把加强地震灾害预警系统的建设和应用作为防震减灾的一项重要任务,并取得了很好的成效,为科学有效地实现防震减灾探索出了一条新的道路。

  有序部署地震预警系统的建设从地震科学技术的发展来看,针对地震的预测和预报所面临的问题和困难还十分复杂,有很漫长的路要走,但中国作为受地震灾害影响严重的国家之一,在这方面继续加大投入,深入推进研究是十分必要的。而地震预警体系的建设已经具备了相对成熟的条件,应该在全面学习和总结世界地震预警体系建设先进经验的基础上,尽快做出规划和部署。只要政府和社会各界对地震预警系统建设的重要性和紧迫性形成共识,就一定能够取得理想的建设和应用成效。居安思危,我们江苏地震预警工作目前正在组织前期调研论证,已考虑纳入我省“十二五”防震减灾规划中。地震预警系统在技术上需要一套烈度速报台网,通过它来判断地震传播的速度、能量大小。地震预警不仅是地震部门的工作,它和社会信息化程度密切相关,如地震预警发出后,电台、电视台、大型公共场所如何进行发布,核电站是否安全停堆等等一系列的工作,需要各行各业的信息对接工作。由于条件的限制,我国地震预警系统的建设尚处于试点阶段,江苏的地震预警工作已在着手前期调研论证。

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