本報2月20日報道了我國自主研發(fā)的地震預(yù)警系統(tǒng)對當(dāng)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(yù)警。該報道引發(fā)了社會各界對地震預(yù)警的關(guān)注。
事實上，當(dāng)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(yù)警有一些誤解和質(zhì)疑，甚至將地震預(yù)警等同于地震預(yù)報。
地震預(yù)警和地震預(yù)報是否是一回事?地震是否可以被準(zhǔn)確預(yù)報?地震預(yù)警對抗震減災(zāi)有什么作用?我國地震預(yù)警系統(tǒng)目前建設(shè)到什么程度?圍繞讀者關(guān)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(yù)警工程”立項專家組成員、中國地震局工程力學(xué)研究所副所長李山有研究員。在他看來，地震預(yù)警是防震減災(zāi)的有效手段之一，但防震減災(zāi)關(guān)鍵是構(gòu)建綜合防震減災(zāi)體系。
地震預(yù)報仍是世界難題
到底什么是地震預(yù)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?？v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(yù)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(yù)測地震對周邊地區(qū)的影響，搶在破壞性橫波達(dá)到震中周邊地區(qū)之前，通過電子通訊系統(tǒng)發(fā)布預(yù)測地震強(qiáng)度和到達(dá)時間的預(yù)警信息，使相關(guān)機(jī)構(gòu)和公眾能提早采取應(yīng)急措施，減輕人員傷亡和災(zāi)害損失。
“地震預(yù)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(yù)警時間，距震中越遠(yuǎn)預(yù)警時間越長;地震級別越大，預(yù)警范圍就越大，減災(zāi)效果越明顯。”
與之相比，地震預(yù)報雖然和地震預(yù)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(yù)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(yù)報則是對尚未發(fā)生、但可能發(fā)生的地震進(jìn)行事先推測，分為經(jīng)驗預(yù)報和物理預(yù)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(yù)報，目前已有的地震預(yù)報大多屬于此類。
“我國最著名的地震預(yù)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(yù)報具有偶然性。”李山有說。準(zhǔn)確做出地震預(yù)報的關(guān)鍵就在于構(gòu)建科學(xué)模型，將經(jīng)驗預(yù)報提升為物理預(yù)報。“但是人們對地震的發(fā)生機(jī)制和地殼結(jié)構(gòu)的了解還很粗淺，所以目前準(zhǔn)確地震預(yù)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(yù)警難免存在盲漏誤報
“雖然地震預(yù)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(fù)強(qiáng)調(diào)，公眾接到預(yù)警后可以提早采取措施避震逃生;醫(yī)院正在進(jìn)行的精密手術(shù)可以立即中止……特別是在國家重大工程中，地震預(yù)警系統(tǒng)起到的作用更為關(guān)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(zāi)難。因此，在2012年2月，鐵道部和中國地震局簽署了《共同推進(jìn)高速鐵路地震安全戰(zhàn)略合作協(xié)議》，加快推進(jìn)地震緊急自動處置系統(tǒng)建設(shè)，提升高鐵應(yīng)對地震災(zāi)害能力。而對于輸油氣管線、核電站等重大工程，地震預(yù)警同樣可以幫助提早采取應(yīng)對措施避免次生災(zāi)害。
地震預(yù)警系統(tǒng)減災(zāi)效果明顯，但并不是能夠完全避免震災(zāi)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(yán)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(dǎo)致預(yù)警信息發(fā)布時強(qiáng)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(yù)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(yù)測地震烈度，所以估算值可能存在較大誤差，從而導(dǎo)致誤報或漏報。這是地震預(yù)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(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行地震預(yù)警信息發(fā)布，發(fā)生漏報、誤報24個。“如果系統(tǒng)預(yù)測最大烈度為4度，未發(fā)布預(yù)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(yù)測最大烈度超過5度弱，發(fā)布預(yù)警信息，實際未超過5度弱，就是誤報。”
“此外，監(jiān)測設(shè)備可靠性和運營維護(hù)規(guī)范性要求高，也是地震預(yù)警系統(tǒng)中不能忽視的問題。”李山有呼吁，要辯證地認(rèn)識地震預(yù)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(yù)警工程”中，除了在地震發(fā)生后若干秒內(nèi)進(jìn)行預(yù)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(zāi)情評估等多方面任務(wù)，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(yīng)急需要，也為地球科學(xué)研究獲取高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)。
他強(qiáng)調(diào)，地震預(yù)警只是防震減災(zāi)系統(tǒng)中的一個手段，防震減災(zāi)還是要走綜合防御的道路，構(gòu)建起包括地震監(jiān)測預(yù)報、震害防御、應(yīng)急救援以及恢復(fù)重建在內(nèi)綜合防震減災(zāi)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(yù)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(yù)警的合理臺站間距應(yīng)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(yù)警工程”項目申報。2012年12月，該項目正式進(jìn)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(zhǔn)立項，該工程將對現(xiàn)有地震臺網(wǎng)、強(qiáng)震動觀測臺網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)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(yù)警區(qū)，平均臺站間距25千米左右。每個地震臺站就相當(dāng)于一個站崗的“哨兵”，預(yù)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(yù)警。
地震預(yù)警系統(tǒng)的防震減災(zāi)效果和預(yù)警技術(shù)的成熟度仍是工程投入實際應(yīng)用前的爭議焦點，因此需要進(jìn)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(yù)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(yù)警信息。“不過對于國家地震烈度速報與預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)來說，該系統(tǒng)無疑將起著示范和奠定基礎(chǔ)的作用。”
有了地震預(yù)警系統(tǒng)，還要為預(yù)警信息發(fā)布加上法律的保護(hù)。“國家必須通過建立相關(guān)法律制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對地震預(yù)警信息發(fā)布主體、觸發(fā)條件及預(yù)警信息內(nèi)容、發(fā)布對象、法律問責(zé)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(yù)警信息。”李山有說。
