按:6月16日日本岩手发生了7.2级地震,有关媒体报道了日本气象厅提前10秒发出了地震预警。很多网民纷纷询问,什么是地震预警,地震预警是不是地震预报。本网特约陈会忠研究员谈谈地震预警是怎么回事。
陈会忠研究员:地震预警是利用地震波本身传播特性的差异,或者利用地震波和电磁波传播的速度差异,发出地震警报的一种技术,它不是地震预报。
大家都知道地震波在近处传播主要有两种成分,一种是纵波,也称P波。另一种是横波,也称S波。纵波在地球内部传播速度是6公里多,横波是3.5公里左右。纵波和声波一样,是挤压传播的,大地震时人们感觉是上下颠的,就是纵波。横波是剪切的,大地震时人们感觉是左右摇晃的。横波的能量比纵波能量大,具有更大的破坏性。由于这两种波传播的速度不一样,纵波传得快横波传的慢,纵波破坏小横波破坏大。这个时间差可以用来预警,以躲避横波的大破坏。横波和纵波时间差1秒,传播的距离差大约8公里 ,这称为虚波速度。比如,在距离震中80公里以外,这个时间差就有10秒钟。利用这10秒钟时间,是可以采取一定的避让措施来减轻伤亡的。这次汶川大地震,在北川、茂县、绵阳、青川都有这种感觉,即先颠后晃,晃动时破坏特别大,就是P波和S波速度和性质不一样造成的。
另外,相对电磁波30万公里的传播速度来,地震波的传播速度显然是慢得多。当一个大地震发生后,在大地震震中附近的地震台首先收到了地震波。这时立刻发出告警信号,由于电磁波传播极快,可以使远处的地区在地震波还没有到达时,就知道发生了大地震,立即采取避让措施,来减轻伤亡。假如据震中60公里以外,在震中位置的地震台立即发出预警信号,即使是P波,也可有10秒的躲避时间,S波就更长了,可有将近18秒时间。
地震预警首先实践是墨西哥,由于墨西哥地处太平洋板块地震带东缘,地震大都发生在墨西哥西近海里,对墨西哥陆地破坏很大,他们就在近海和海边布设了一些预警用的地震台,当地震台接收到大地震波时,就发出地震告警,使远离海岸的人们作好准备。
日本气象厅在2007年宣布从10月1日起,建成了大地震预警系统,开展地震预警服务。这次预警可能就是这个系统发出的。日本的地震台网非常密,总共有1200多个地震台,相当于每隔7到10公里就有一个地震台,具有很好的实施地震预警条件。
下面是日本气象厅发布的大地震预警的原理,日文叫“紧急地震速报”这个图大家可以看懂,图中的圆点表示地震台:
我们可以看出这是一个利用电磁波和地震波传播速度之差的地震预警系统,这个系统应该说是一个复杂的系统,它需要极其短的时间里迅速判断地震的震中、大小及预测影响区域的地震动烈度,它分三个步骤地,即:
地震发生后,离震中最近的地震台收到P波后,立即发出第一个预警,这是一个最初步的预警;
10秒后,这时已经有2到3个地震台收到了地震的P波,也可能有的地震台已经收到S 波了。发出第二次预警,这个预警比第一个预警的准确度要高多了。
20秒以后,这时已经有2到3个地震台收到了地震的P波,更多的地震台已经收到S 波了。发出第三次预警,这个预警已经比较准确了。
因此日本气象厅的地震预警主要是针大地震时,对具有破坏力较强的S波预警,并且
是对距离震中一定距离的区域。要知道第三次预警时,P波已经传递了120多公里,S波已经传递了70公里了。目的是利用这十几秒时间,对于地震后可能法身较大破坏地区,尽最大努力来避险。
日本气象厅在启用这个系统同时,向公众宣布了如何利用这个系统,下面是应用举例:
这些例子表明,地震预警首先可以用于,高速列车的制动、海岸防波闸关闭、人员避灾、交通管制,飞机起降管理,海啸对轮船影响预警等等。
同时,还可以通过广播和电视向居民和工作人员发出预警,包括家庭、学校、集会停止和避险、工作和高危工作停止、生命线和电梯应急管理等等。
日本气象厅还特别指出,地震预警系统时间有限,它的适用范围和效果也是有限的:
地震预警是预报最大震动和摇晃得到来,只有几秒到几十秒时间,震中并不是准确的,只是由最近的地震台来确定的;
第一次预警可能会产生由于事故、雷电、设备故障的原因误报;
对于地震发生的复杂性,对特大地震预警的准确度和精度还存在较大误差;
对于地震烈度的预测,还有赖于地震波传播衰减关系和场地效应的研究。
如上所说,建立地震预警系统是有条件的,墨西哥和日本都是根据自己的实际,建立了
地震预警系统,我国许多科学家也提议建立地震预警系统。如何实现,还需要根据我国地震观测网现状及具体地区实际来研究。