本報2月20日報道了我國自主研發(fā)的地震預警系統(tǒng)對當天10時46分在云南省巧家縣附近發(fā)生的4.9級地震成功預警。該報道引發(fā)了社會各界對地震預警的關注。
事實上，當前我國大多數(shù)普通民眾對地震知識仍知之甚少，對地震預警有一些誤解和質(zhì)疑，甚至將地震預警等同于地震預報。
地震預警和地震預報是否是一回事?地震是否可以被準確預報?地震預警對抗震減災有什么作用?我國地震預警系統(tǒng)目前建設到什么程度?圍繞讀者關注的種種問題，近日，科技日報記者獨家專訪了“國家地震烈度速報與預警工程”立項專家組成員、中國地震局工程力學研究所副所長李山有研究員。在他看來，地震預警是防震減災的有效手段之一，但防震減災關鍵是構(gòu)建綜合防震減災體系。
地震預報仍是世界難題
到底什么是地震預警?這要從地震源頭說起。地震發(fā)生后，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，但震動相對較小，通常不會造成破壞;橫波緊隨而來，是造成危害性破壞的元兇。地震預警系統(tǒng)利用震中附近監(jiān)測儀器捕捉到的地震縱波后，快速估算地震參數(shù)并預測地震對周邊地區(qū)的影響，搶在破壞性橫波達到震中周邊地區(qū)之前，通過電子通訊系統(tǒng)發(fā)布預測地震強度和到達時間的預警信息，使相關機構(gòu)和公眾能提早采取應急措施，減輕人員傷亡和災害損失。
“地震預警搶出了兩個時間差，一個是縱波和橫波傳播的時間差，一個是地震波和地震信息傳播的時間差。”李山有說，“時間差在一定區(qū)域內(nèi)形成了幾秒到幾十秒的預警時間，距震中越遠預警時間越長;地震級別越大，預警范圍就越大，減災效果越明顯。”
與之相比，地震預報雖然和地震預警只有一字之差，但本質(zhì)上卻截然不同。
李山有向記者解釋說，地震預警是在地震發(fā)生后但破壞性地震波到來前發(fā)出警告;地震預報則是對尚未發(fā)生、但可能發(fā)生的地震進行事先推測，分為經(jīng)驗預報和物理預報兩種。人們常說的“小震鬧，大震到”和“雞飛狗叫”就是經(jīng)驗預報，目前已有的地震預報大多屬于此類。
“我國最著名的地震預報案例是1975年的海城地震，可是一年后發(fā)生的唐山地震卻殘酷地證明了經(jīng)驗預報具有偶然性。”李山有說。準確做出地震預報的關鍵就在于構(gòu)建科學模型，將經(jīng)驗預報提升為物理預報。“但是人們對地震的發(fā)生機制和地殼結(jié)構(gòu)的了解還很粗淺，所以目前準確地震預報仍然是一個世界難題，而且短時間內(nèi)難以取得突破。”
地震預警難免存在盲漏誤報
“雖然地震預警的時間提前量只有幾秒到幾十秒，卻是千鈞一發(fā)之際挽救生命和財產(chǎn)損失的黃金時間。”李山有反復強調(diào)，公眾接到預警后可以提早采取措施避震逃生;醫(yī)院正在進行的精密手術可以立即中止……特別是在國家重大工程中，地震預警系統(tǒng)起到的作用更為關鍵。比如說對我國正在高速發(fā)展的高鐵來說，高速列車在行駛中即使遇到輕微地震都有可能遭遇極大的災難。因此，在2012年2月，鐵道部和中國地震局簽署了《共同推進高速鐵路地震安全戰(zhàn)略合作協(xié)議》，加快推進地震緊急自動處置系統(tǒng)建設，提升高鐵應對地震災害能力。而對于輸油氣管線、核電站等重大工程，地震預警同樣可以幫助提早采取應對措施避免次生災害。
地震預警系統(tǒng)減災效果明顯，但并不是能夠完全避免震災損失的“靈丹妙藥”。李山有解釋道：“地震震中附近地區(qū)一般破壞最為嚴重，但因為地震波數(shù)據(jù)獲取和地震參數(shù)估算需要時間，導致預警信息發(fā)布時強烈地震波已經(jīng)覆蓋了震中附近一定區(qū)域，這個區(qū)域就是預警盲區(qū)。”
“而且系統(tǒng)要利用有限臺站和有限時間段的觀測數(shù)據(jù)來快速自動測定地震參數(shù)和預測地震烈度，所以估算值可能存在較大誤差，從而導致誤報或漏報。這是地震預警系統(tǒng)的另一個弊端。”李山有舉例說，2007年10月—2010年8月，日本緊急地震速報系統(tǒng)共處理地震事件1592個，按照最大烈度5度弱(日本烈度表最高為7度)的標準進行地震預警信息發(fā)布，發(fā)生漏報、誤報24個。“如果系統(tǒng)預測最大烈度為4度，未發(fā)布預警信息，而實際地震烈度超過5度弱，這種情形就是漏報;而如果系統(tǒng)預測最大烈度超過5度弱，發(fā)布預警信息，實際未超過5度弱，就是誤報。”
“此外，監(jiān)測設備可靠性和運營維護規(guī)范性要求高，也是地震預警系統(tǒng)中不能忽視的問題。”李山有呼吁，要辯證地認識地震預警系統(tǒng)的作用和局限。在地震系統(tǒng)正在申報的“國家地震烈度速報與地震預警工程”中，除了在地震發(fā)生后若干秒內(nèi)進行預警外，還要在震后數(shù)分鐘內(nèi)以完成地震參數(shù)速報、烈度速報、災情評估等多方面任務，充分發(fā)揮擬建地震臺網(wǎng)的作用，既滿足公眾、企業(yè)、政府多層級用戶的震后應急需要，也為地球科學研究獲取高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)。
他強調(diào)，地震預警只是防震減災系統(tǒng)中的一個手段，防震減災還是要走綜合防御的道路，構(gòu)建起包括地震監(jiān)測預報、震害防御、應急救援以及恢復重建在內(nèi)綜合防震減災體系，并著力提升建筑抗震能力。
力爭5年后5000“地震哨兵”值守家園
如果要有效縮小地震預警盲區(qū)、減少誤報和漏報，就要提高臺網(wǎng)密度、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸和處理的實時性。李山有告訴記者：“實現(xiàn)地震預警的合理臺站間距應該小于30千米，但目前全國范圍內(nèi)臺站平均分布距離有100千米。”
事實上，中國地震局早在2010年年初就啟動了“國家地震烈度速報與地震預警工程”項目申報。2012年12月，該項目正式進入國家發(fā)改委立項審批階段。
李山有介紹說，如果國家發(fā)改委能批準立項，該工程將對現(xiàn)有地震臺網(wǎng)、強震動觀測臺網(wǎng)進行適當改造和新建，在華北地區(qū)、南北地震帶、東南沿海地區(qū)及新疆西北部地區(qū)建立4個重點地震預警區(qū)，平均臺站間距25千米左右。每個地震臺站就相當于一個站崗的“哨兵”，預計項目實施5年后，將有超過5000個覆蓋全國的“地震哨兵”，可實現(xiàn)全國范圍的地震烈度速報和4個地區(qū)的地震預警。
地震預警系統(tǒng)的防震減災效果和預警技術的成熟度仍是工程投入實際應用前的爭議焦點，因此需要進行較長時間的試運行。李山有介紹，已于2012年9月開始在線試運行的福建省地震預警與烈度速報系統(tǒng)，估計要2—3年后才能正式投入運行并對外發(fā)布地震預警信息。“不過對于國家地震烈度速報與預警系統(tǒng)建設來說，該系統(tǒng)無疑將起著示范和奠定基礎的作用。”
有了地震預警系統(tǒng)，還要為預警信息發(fā)布加上法律的保護。“國家必須通過建立相關法律制度和技術標準，對地震預警信息發(fā)布主體、觸發(fā)條件及預警信息內(nèi)容、發(fā)布對象、法律問責等做出規(guī)范。不是所有震級的地震、不是所有能監(jiān)測到地震的人，都可以發(fā)布預警信息。”李山有說。
