關(guān)于地震預(yù)警的思考

付佳

四川512地震發(fā)生之后，人們?cè)谡痼@、悲傷之余發(fā)出了這樣的疑問：“為什么地震局沒有提前預(yù)報(bào)？”客觀地說，在現(xiàn)階段地震是無法預(yù)報(bào)的。當(dāng)大地震突如其來，我們只能承受災(zāi)難嗎？2008年5月25日，四川地震專家委員會(huì)成員、中國(guó)科技大學(xué)教授倪四道指出，地震發(fā)生過程之中如果可以做好早期預(yù)警，可以在一定程度上避免災(zāi)難擴(kuò)大化?？煽俊⒖焖俚臄?shù)據(jù)傳輸是建立地 震預(yù)警系和烈度速報(bào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。分析地震預(yù)警和烈度速報(bào)對(duì)通信的需求，基于現(xiàn)代通信技術(shù)，從穩(wěn)定性、可靠性、有效性和抗毀需求出發(fā)，通過給出適用于地震預(yù) 警系統(tǒng)和烈度速報(bào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信模式。

一、地震預(yù)警系統(tǒng)的組成

地震預(yù)警系統(tǒng)由地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、中央處理控制系統(tǒng)和警報(bào)系統(tǒng)4個(gè)部分組成，每一部分的處理時(shí)間之和與地震波走時(shí)之差形成了最終的預(yù)警時(shí)間。地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站采集相關(guān)數(shù)據(jù)；通信系統(tǒng)將地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)；中央處理控制系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并做出決策，如果發(fā)生地震將通過警報(bào)系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行警報(bào)。

1.預(yù)警系統(tǒng)

預(yù)警系統(tǒng)是專家系統(tǒng)的一個(gè)分支。專家系統(tǒng)是基于知識(shí)的系統(tǒng)，

2.地震預(yù)警系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系

地震預(yù)警系統(tǒng)是在地震發(fā)生后、地表面強(qiáng)烈振動(dòng)之前，爭(zhēng)取地震能于在某種特定的領(lǐng)域中運(yùn)用領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，求解需要專家才能解決的困難問題。專家系統(tǒng)的奠基人費(fèi)根鮑姆教授把專家系統(tǒng)定義為：“專家系統(tǒng)是一種智能的計(jì)算機(jī)程序，它運(yùn)用知識(shí)和推理來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題。”由此可知，專家系統(tǒng)是一種模擬專（數(shù)據(jù)和家決策能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。預(yù)警系統(tǒng)是根據(jù)過去和現(xiàn)在的信息宏觀金融、農(nóng)業(yè)、經(jīng)驗(yàn)）推斷可能發(fā)生和出現(xiàn)的情況。目前，在宏觀經(jīng)濟(jì)、電力、石油、煤化工、通信、鐵路運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域都有運(yùn)用。

量傳遞的短短數(shù)秒鐘乃至數(shù)十秒的時(shí)間，以空間換取時(shí)間發(fā)出警訊來降低地震帶來的災(zāi)難程度。有組織已經(jīng)測(cè)出，如果主震區(qū)提前2s獲得了警報(bào)，其區(qū)域的死亡人數(shù)能減少25%；如果能提前5s獲得警報(bào)，死亡人數(shù)能減少80%。因?yàn)?s的時(shí)間足可以讓人躲到桌子底下、站到門口或用坐墊或被褥蓋住頭部。因此，評(píng)價(jià)地震預(yù)警系統(tǒng)成敗的一個(gè)重要標(biāo)志，是看其能否快速確定地震震級(jí)及震中位置并將預(yù)警信息進(jìn)行及時(shí)發(fā)布。

2.1地震預(yù)警系統(tǒng)

地震預(yù)警有別于地震預(yù)報(bào)，預(yù)報(bào)是震前的，而預(yù)警則是地震過程中

3.國(guó)外地震預(yù)警系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

目前，日本、哥斯達(dá)黎加、土耳其、墨西哥等國(guó)已建立了地震預(yù)警系統(tǒng)。日本是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，歷史上曾多次發(fā)生造成嚴(yán)重人員傷亡的大地震，很早以前他們就將地震預(yù)警系統(tǒng)運(yùn)用在新干線的安全管理方面。日本在2007年10月發(fā)布了新型地震預(yù)警系統(tǒng)，期望在沖擊波到達(dá)之前的2min內(nèi)預(yù)報(bào)地震。這一新型地震預(yù)警系統(tǒng)是由日本氣象廳（JMA）運(yùn)作的，此新型預(yù)警系統(tǒng)將一個(gè)廣泛的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)與高速網(wǎng)絡(luò)聯(lián)工廠和手機(jī)運(yùn)營(yíng)商在內(nèi)的不同用戶提供數(shù)據(jù)結(jié)起來，并為包括電視臺(tái)、服務(wù)。人類和地震波進(jìn)行的一場(chǎng)賽跑。地震預(yù)警系統(tǒng)是一套可迅速偵測(cè)到地震并對(duì)震區(qū)發(fā)出警訊的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在地震發(fā)生后、地表面強(qiáng)烈振動(dòng)之前，爭(zhēng)取地震能量傳遞的短短數(shù)秒鐘乃至數(shù)十秒的時(shí)間，以空間換取時(shí)間，發(fā)出警訊，以降低地震帶來的災(zāi)難程度。

4.地震預(yù)警系統(tǒng)的物理原理

地震預(yù)警系統(tǒng)的物理原理有兩個(gè)：

原理一，在地震時(shí)，地面強(qiáng)烈振動(dòng)（剪力波，其速度為4km/s）及表面波所引起，而S波及表通常是由S波面波傳遞速度較P波（初達(dá)波，其速度為7km/s）傳遞速度慢。

原理二，地震波傳遞速度遠(yuǎn)小于電話或無線電傳遞訊號(hào)的速度。例如，有一個(gè)地震，發(fā)生地點(diǎn)距某城市100km遠(yuǎn)，地震發(fā)生后，P波大約于15s后到達(dá)，而S波及表面波大約于25s后才到達(dá)。假如在該城市設(shè)置一套偵測(cè)地震波的儀器，當(dāng)其測(cè)到P波后立即發(fā)布警報(bào)，則該城市在受到強(qiáng)烈推動(dòng)之前，便有10s的預(yù)警時(shí)間。如果更進(jìn)一步在震源附近設(shè)置地震儀，當(dāng)其偵測(cè)到地震后，立即透過無線電傳送地震信息，該城市將有更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間。

預(yù)警時(shí)間的長(zhǎng)短依地震發(fā)生地點(diǎn)至預(yù)警地區(qū)之距離遠(yuǎn)近而定，地震發(fā)生地點(diǎn)越靠近預(yù)警地區(qū)則預(yù)警時(shí)間越短。換言之，地震預(yù)警系統(tǒng)對(duì)在震中附近地區(qū)之功效不大，但是對(duì)距離較遠(yuǎn)地區(qū)則功效顯著。

2008年推出一種新手機(jī)系統(tǒng)，以利用此地震預(yù)警系統(tǒng)來向手機(jī)用戶自動(dòng)發(fā)出地震警報(bào)信號(hào)。日本的建筑物上都裝有用來接收政府或服務(wù)供應(yīng)商所發(fā)出的數(shù)據(jù)的接收機(jī)，可以及時(shí)收取這一警報(bào)。位于中美洲南部的哥斯達(dá)黎加，東臨加勒比海，西瀕大西洋，北接尼加拉瓜，東南與巴拿馬毗連。其獨(dú)特的地理位置和地質(zhì)環(huán)境使得哥斯達(dá)黎加經(jīng)常會(huì)遭受到地震的侵襲。在整個(gè)國(guó)家的不同區(qū)域以及不同地層深度，都有頻繁的地震發(fā)生。在尼科亞半島下面有個(gè)潛在的破壞性地震源，因此哥斯達(dá)黎加政府在其附近安置了大量地震儀，以便重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。此外，整個(gè)哥斯達(dá)黎加的太平洋沿岸地區(qū)在歷史上都曾經(jīng)歷過數(shù)次大規(guī)模的地震，因此在其中部署地震儀進(jìn)行地震預(yù)警將有非常大的成功可能性。例如，在尼科亞的地震空白地帶（地震空白地帶是指處于地震活躍的板塊邊界，但是已經(jīng)數(shù)十年沒有發(fā)生過大規(guī)模地震的地區(qū)，這些地區(qū)因?yàn)橐呀?jīng)積聚了大量的能量，所以極有可能在未來發(fā)生地震。）系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由12個(gè)地震儀組成，地震儀分布在半島沿岸40km的范圍內(nèi)。地震儀實(shí)時(shí)把數(shù)據(jù)記錄發(fā)送給位于埃雷迪亞?。℉eredia）OVSICORI-UNA

的控制中心，控制中心的識(shí)別算法處理系統(tǒng)把各個(gè)站的信號(hào)分別進(jìn)行處理，根據(jù)時(shí)間的增長(zhǎng)率測(cè)定地震震級(jí)。