【科普专家课堂】地震预警你是否了解?
来源:产品展示    发布时间:2023-11-06 02:04:59 ...


  地震预警是指在破坏性地震发生以后,在某些区域可通过“电磁波”抢在“地震波”之前发出避险警报的信息,以减小相关预警区域的灾害损失。它不是地震发生之前的“预报”,而是地震之后的“报警”,英文为Early Warning或Shake Alert。

  “地震报警”的原始概念是个医生提出的,他叫J D Cooper,美国人。1868年10月21日旧金山地区7.0级地震后,他在11月3日《旧金山每日晚报》上发表了一个奇思妙想(图1):在距旧金山10~100英里处布设一个简单的机械装置,把地面的震动变成电流,再通过电线把信号传到远方,让大钟自动鸣响,四方报警……。至于技术上怎么实现,那就不是他的事了。

  当时,没人看好这个天方夜谭。须知,1837年英国刚建立第一个有线 km外的巴尔的摩拍出人类第一份有线年的初冬,Cooper就在晚间的报纸上月明星稀地露了一脸,够可以的了!

  近100年后的1964年3月27日,阿拉斯加发生MW 9.4级地震,强度仅次于1960年智利的MW 9.5级大地震。海啸浪高67 m,7个小时后传播到夏威夷时仍有5 m的浪高,12个小时后传到墨西哥,破坏严重(图2)。当然,灾难也给了人们一个思想启迪的回报:地震同时发出地震波和海浪波,前者波速6 km/s以上,后者仅0.2 km/s,比空气中的声波(340 m/s)还慢。整个一龟兔赛跑啊!那么,不就可通过地震波做“海啸报警”了(图3)。

  1967年,阿拉斯加首先成立了海啸预警中心,环太平洋的26个国家随后持续加入,共设了53个验潮站、51个地震台、若干数据处理分中心。地震波经5~10分钟处理后,对越洋海啸能提前30分钟、区域海啸20分钟进行报警,有时甚至会有数小时到十几小时的提前量。于是,“地震预警”也就照猫画虎:因为地震同时激发出纵波P(速度快,~6 km/s)和横波S(速度慢,~3.5 km/s)。一旦捕捉到P波信号,就能借助无线电做“S波报警”,技术上已超越1868年Cooper的原始概念了。

  这里,特别要强调一个基本概念:地震波90 %的能量是横波S,而不是P波。横波S的震动是水平方向的剪切运动,而房屋的抗剪切能力恰恰非常薄弱,有谚语说:“房子不怕颠,就怕来回晃;酥在颠劲上,倒在晃劲上”。所以造成房倒屋塌、人员伤亡的元凶是S波。地震预警的技术关键是利用纵波P、防范横波S(图4、图5),通过检波器间的P波到时差做定位,经3~5 秒的数据处理后,预警有效时间可达几十秒。警报的重点是高铁、化工、军工、地铁、供电、通信、厂矿、核反应堆等重大工程的自动化系统(图6)。

  在来自中国地震局系统各单位专家的帮助下,2008年汶川地震后开始研制地震预警技术的成都高新减灾研究所逐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,形成了具备完全自主知识产权的“ICL地震预警技术系统”。2014年10月20日,地震预警四川省重点实验室、成都高新减灾研究所宣布,在科技部、四川省科技厅、四川省应急办、成都市防震减灾局及其他市县地震部门等的共同支持下,中国25个省市部分区域已建成5010个地震预警台站,面积近200万平方公里,覆盖约6.5亿人,是世界上最大的预警网。目前该地震预警系统已连续预警景谷6.6级地震、芦山6.1级地震和云南漾濞6.3级地震等20余次破坏性地震,无误报和漏报(图7)。并已逐步在学校、社区等人员密集场所,以及高铁、化工、地铁、核反应堆等重大工程中开展地震预警应用。由此,中国成为继日本、墨西哥后,世界上第三个具有地震预警能力的国家。

  我国幅员辽阔,在人口稠密、经济发达和地震频发的城市或区域建立地震预警响应机制在某些特定的程度上会起到积极的效果,可以使地震发生后人们在第一时间有序的撤离危险地带以减少损失。相信随科技的不断进步,会有更快更好的预警系统为公众提供信息服务,把人们的生命财产和经济损失的破坏减轻到最低。

  [4]殷海涛,刘希强,李杰等.现今地震预警技术及其在国内发展状况的探讨[J].中国地震,2012,28(1):1-9.





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