2019 年 10 月 14 日
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新京报:探访“官方版”地震预警系统,我们离全面预警还有多远?


发布时间:2019/07/10


“根据计划,2023年将在全国范围形成地震预警能力,但技术和规范问题?#28304;?#35299;决。”



“四川长宁6·17地震”发生后不到一天,成?#20960;?#26032;减灾研究所的“地震预警”火了。但鲜为人知的是,福建省作为“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”的先行示范区,已逐渐形成官方推广样本的“福建经验?#20445;?#24182;自2018年起,正式对外发布预警信息。

今年4月18日,台湾花莲县海域发生6.7级地震,福建省地震预警系统在震后26秒发布地震预警第一报,为福建各地赢得45至96秒不等的预警时间。

目前,我国已建立具有?#28798;?#30693;识产权的地震预警技术系统,并陆续在京津冀、福建、兰州?#30171;?#28359;交界地区建成预警示范系统上线运行。但仅福建地区初步建起覆盖全省、具有明确规范的地震预警信息服务体系,并向社会?#23548;?#25552;供服务。

一个广受关注的问题是,地震预警服务何时能覆盖全国?距离全面的地震预警能力,我们还有多少路要走?



福建省晋江市地震预警信息发布分中心,技术人员模拟演?#23616;?#31471;机发出预警信息的情景。新京报记者 周依 摄



“令人安心”的警报声


台湾花莲6.7级地震发生时,福建省晋江市新侨中学的初一学生柯靖怡正趴在教室课桌上午睡。这是期中考的第二天,大家像往常一样午休,为下午的?#38469;?#20570;?#24613;浮?

突然,教学楼的4个高音喇?#38887;?#26102;响起一阵急促的警报声,伴随着“请注意避震”的语音提示。声音来?#22253;?#35013;在校门口和教学楼入口处的定制化地震预警信息发布终端。此刻,终端机顶部的警报灯亮起,屏幕弹出破坏性地震波达到此地的倒计时,下方注有发震时间、地点、震级、本地烈度、震中距等信息。?#40092;?#31435;即组织学生避震和疏散。

由于学校常年组织避震疏散演练,大家对这套流程“已经很熟练?#20445;?#26681;据应急预?#31119;?#19968;楼师生直?#37038;?#25955;,柯靖怡所在的二层及更高楼层的人则留在教室,躲进课桌边?#31995;摹叭?#35282;区?#20445;?#29992;书包顶在头上,待喇叭发出“警报解除”的声响,再疏散?#35762;?#22330;上。

震感来袭。在这座抗震设防烈度为7度的教学楼内,二楼的感受并不明显,四楼的学生感到些许摇晃。“当时有一点怕,但是不会慌。”柯靖怡说,收到预警信息后,比较安心。

她回忆,在学校安装预警终端前,因为?#24674;?#36947;何时有地震、震级多大,大家只能“?#38742;?#35273;”。有一次楼上搬桌子,有同学以为发生了地震,立刻躲到桌子底下。

“地震预警信息发布终端内置有智能芯片,与福建地震台网的大数据库连接,预警触发后就?#36828;?#21457;出警报。?#22791;?#32456;端设备的开发、维护商,厦门帝嘉科技有限公司副总经理黄基础介绍,终端机顶部共有红、橙、黄、蓝四个预警灯,?#26434;?#26412;地预估烈度的四个警报级别。预警时机器会同?#35762;?#25918;语音,通过外接扩音设备和学校广播系统等可扩大传播效果。

福建省地震局震害防御处处长危福泉介绍,福建省建立的这套地震预警信息服务体系,可利用基于PC的地震预警软件、智能手机APP以及专?#23186;?#25910;终端等渠道,向全省单位和个人提供包括地震预警信息、地震速报信息、地震烈?#20154;?#25253;信息在内的地震预警服务。截至今年5月31日,福建已建成地震预警信息发布终端8976处,累计移动?#31361;?#31471;下载用户36000个。

根据计划,到2020年,福建共将在全省18400个学校、社区(村)建设地震预警信息专?#23186;?#25910;终端。同时,该终端将作为全省预警信息发布“一张网”的重要组成部分,为其他灾害预警信息的快速发布提供服务。




“福建地震预警”手机APP示意图。福建省地震局供图



“从实验室走出来”的技术系统


信息服务是地震预警系统到达公众的“最后?#36824;?#37324;”。一次预警的完成,需要地震监测网络、地震数据处理系统、信息发布系统等一系列?#26041;?#32452;成的技术系统作为前端支撑。

长宁6·17地震发生后,“地震预警”引发前所未有的关注。公众因此了解到地震预警的原理:地震发生后,利用电波比地震波快的原理,在监测到传播速度快、破坏性小的地震纵波(P波)后,赶在?#19979;?#20294;破坏?#28304;?#30340;横波(S波)到达之前发出警报,为目标区域赢得几秒到几十秒的应急时间。

在福建地震监测预警中心,福建省地震局监测中心总设计师韦?#32769;?#31449;在一块由波形图、地图和各类图表组成的大屏幕前,让技术人员在电脑中输入模拟一次台湾海峡地震的信息参数,来演示地震发生时,系统监测并生成预警信息、在终端上发布的过程。

演?#31350;?#22987;后,大屏幕?#31995;?#21442;数和图像急剧变化。在一旁的六块小屏幕上,实时显示着全省各台站的监控界面、预警发布界面等画面。

韦?#32769;?#20171;绍了系统运行的流程:地震发生时,地震台站的探测仪器会检测到P波,将信号发送给计算机;计算机计算出震级、烈度、震源、震中位等,并将结果反馈给预警系统;最后,预警系统抢在S波到达前,向预警信息接收终端发出预警。“整个过程是全?#36828;?#36816;行。”

这一系统于2012年9月在福建上线运行。此前,中国地震局从理论研究到?#23548;?#36827;行了长期的探索和?#24613;浮?

我国关于地震预警系统的研究工作,早自2001年就已开始。“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”项目副总设计师、副总工程师,中国地震局工程力学研究所副所长李山有回忆,研究初期主要是进行地震预警相关技术的探索性工作,例如地震预警的可行性研究,震级、震中?#24674;謾?#39044;测烈度等地震预警参数的实时快速估算研究,“主要集中在理论、方法层面”。

“2008年四川汶川地震后,中国地震局意识到我国在减灾手段方面还?#36824;环?#23500;,?#32469;?#26159;灾情获取时效性偏弱。”李山有介绍,中国地震局随后组织实施了国家科技支撑计划《地震预警与烈?#20154;?#25253;系统的研究与示?#38431;?#29992;》项目,最早在福建省开展技术研究和示?#23545;?#34892;。

项目于2010年3月在福建启动,2012年9月依托福建省地震监测台网开?#38469;?#36816;行,于2013年2月通过中国地震局组织的测试。

李山有说,通过这个项目,中国地震局掌握了地震预警系统的关键技术。在充分借鉴国外地震预警参数算法和墨西哥、日本系统建设经验的基础上,中国研发出了具有?#28798;?#30693;识产权的地震预警技术系统。

系统随后在中国地震台网中心、工程力学研究所的强震动台网中心、地球物理研究所、甘肃、河北、北京、天津、上海、四川、云南、广西和重庆等10余家地震台网中心推广应用,陆续在京津冀、兰州?#30171;?#28359;交界地区建成预警示范系统进入试运行。

“走在前面”的福建省,则在经历了晋江预警信息发布试点、扩大试点范围和全省范围全面铺开三个阶段后,于2018年终于面向全省公众正?#25945;?#20379;地震预警信息服务。


福建省地震局监测中心总设计师韦?#32769;?#23637;示地震预警技术系统运行生成的信息。中国地震局供图



速?#32676;?#20934;确度的?#23433;?#24328;”


在地震预警系统研发的同时,“国家地震烈?#20154;?#25253;和预警工程”项目孕育诞生。2015年6月,项目获得国家发改委批准,并于2018年6月完成初步设计,进入实施阶段。

根据“国家地震烈?#20154;?#25253;和预警工程”项目计划,到2023年,将在全国范围形成地震预警能力。但要形成完善的地震预警能力,还有很多难点待解决。

“对预警来说,速?#32676;?#20934;确度永远是矛盾的统一。”李山有解释,地震预警系统要在数秒内,利用少量台站和地震初期观测数据来估算地震参数和影响场,技术难度极大,强调速度就会使处理结果存在较大误差,强调准确度就会使处理时间加长。

李山有介绍,目前地震震中?#24674;?#27604;较可靠的测定,需要纵波到达并触发3个以上台站,震级估算则通常需要至少1个台站3秒以?#31995;?#32437;波波形数据。根据我国大量数据试验的结果,仅用纵波3秒的数据发出的第一报往往不准确,小地震往往估计地震震级偏大,中等强度地震基本接近?#23548;?#38663;级,而?#26434;?#22823;地震往往估计的震级偏小。

“即使在实时、?#20013;?#30340;数据处理中,触发的台站?#22270;?#24405;的信息也是有限的,且?#28304;?#38663;来说,这个时候地震的?#23631;?#36824;没有停止,这都是技术上需要进一步解决的难题。”李山有说。

同时他指出,第一报处理结果在首个台站触发后至少4秒才能发出,在此时横波已经从震中向外传播了20多公里。所以,预警警报发出时,地震破坏?#38498;?#27874;已经覆盖了一片区域,就是地震预警的盲区。“尽管我们在努力尽量缩短数据处理的时间,但是震中?#26696;?#36817;地震破坏最强的区域恰好就处于地震预警盲区之内,减?#20013;?#26524;有限。”

解决速?#32676;?#20934;确度之间矛盾的一个重要手?#21361;?#23601;是加大台网密度。记者了解到,福建省地震局计划在“十三五”期间,通过新建、改造和升级台站等方式,建设120个基准站、85个基本站和1100个一般站,将台网密?#20154;?#23567;至10公里左?#25671;?

根据“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”计划,全国将在五年(2018-2023)内建设15391个台站,重点区内台?#23616;?#38388;的平均间距缩短为约12.5公里。

“地震预警系统是个庞大复杂的全?#36828;?#21270;系统,保证全系统百分之百正常率是十分困难的,任何的?#26041;?#21644;细节出了问题,都会导致系统出现误报或漏报的可能。”李山有说。

“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”实施负责人、中国地震台网中心项目管理部主任王松介绍,后期系统建设将进一步加大包括软件平台、信息网络建设在内的大数据处理?#22836;?#24067;中心建设力度。



推进中的信息发布立法


相?#26434;?#25216;术来说,更难突破的,是如何让地震预警真正在社会上发挥作用。

“地震预警从原理上具有技术本身的局限性,具有引起社会问题的风险,地震预警技术和软?#24067;?#38382;题目前已经初步解决,其减灾实效的发挥不再单纯是技术问题,而成为了一项社会问题。”李山有说。

向社会发布地震预警信息,不仅仅是“发”的问题,更需要解决的是发布主体法律授权和社会协作等诸多问题,要完善配套规章和标准体系,要对信息受体进行宣传?#22242;?#35757;。

在预警信息发布的主体权方面,中国地震局认为,地震预警信息发布?#35270;?#20110;《防震减灾法》第二十九条的规定,即“国家对地震预报意见实行统一发布制度……任何单位和个人不得向社会散布地震预测意见。任何单位和个人不得向社会散布地震预报意见及其评审结果”。

“地震预警的最终目的是减轻人员?#36865;?#21644;财产损失。近期,有社会公司利用自建简易台网,对外无限制、无规则发布所谓的‘预警信息’,?#36873;?#35823;报’诡辩为‘演习’,把对不具有破坏性区域的提醒变为‘预警’,这些都是与地震预警的概念和目的相背离的,而对民众本身,也只能起到‘狼来了’的效果。”李山有指出,地震预警信息是公益性的,其信息的发布主体、发布内容等需要进一?#28966;?#33539;。

发布范围也是需要考虑的因素。“大地震发生时,如果不加区别地向全国海量用户发布预警信息,一方面技术上?#23721;?#23454;现秒级发布,另一方面容?#33258;?#25104;社会?#21482;諾任?#39064;。”李山有说,因此,地震预警系统在监测到地震后会估算出可能遭受破坏的区域,然后精准地率先向这些区域的用户发布预警信息。当然,为了稳定距离震中较远但震感强烈而无破坏可能区域的人心,可以在震后1-2分钟发?#24613;?#22320;震预警结果更准确的?#36828;?#22320;震速报结果。

王松介绍,目前地震预警信息发布相关的立法工作正在推进中,各省在陆续推进地方法规且已有五省予以发布,中国地震局也正从全国层面推动相关立法,“《防震减灾法》应该是这项立法的依据,会在此基础上进一步作规范。”

从2015年开始,福建、甘肃、云南、陕西、辽宁五省陆续出台省级地震预警管理办法,均明确规定地震预警信息由省政府通过全省地震预警系统统一发布。

地震预警信息由省级地震部门统一发布的重要原因是,破坏性地震的影响范围往往涉及多个地市级甚至省级行政区域。

李山有解释,强震影响区域可能包括临近行政区域,但本地预警系统只有在地震波到达辖区台站时才能开始处理,会耽误时间使预警效果打折。同时,本地台网处理网外地震,定位和震级估算的误差都相对较大,与临近地区台网?#33539;?#30340;参数可能不同。如果多地台网?#33539;?#20102;不同的预警参数同时向社会发布,不仅会让民众感到迷茫,也给政府应急?#20173;?#22788;置带来影响。

基于此,“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”建设了省级预警平台及全国性预警平台,采取两级处理(国家级、省级两级数据处理平台)、三级发布(国家级、省级、重点预警区地市级发?#35745;?#21488;)的形式来处理发布地震预警信息,以确保预警信息的唯一性。


福建省晋江市新侨中学校长陈?#35745;?#20171;绍学校安装的地震预警信息服务终端的情况。中国地震局供图



我们与“地震预警服务”的距离


记者梳理公开报道发现,国内已有多个省正推进“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”省级子项目,开展地震预警系统建设工作。

据报道,四川作为“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”的先行先试区,预计今年底基本实现地震预警服务能力。辽宁省、浙江省分别将于2020年、2021年试运行地震预警系统。甘肃、山西、山东、江西、湖北等省的子项目正在建设中,计划于2022年完成建设。湖南将于2022年实现地震预警台站全省覆盖。?#19981;?#23376;项目将新建一个省级地震烈?#20154;?#25253;与预警中心,安装10个紧急地震信息服务终端,目前已完?#19978;?#30446;招标并确?#29616;?#31471;安装地址。同时,?#19981;?#30465;地震局正会同省司法厅开展地震预警立法调研。

王松介绍,按照“国家地震烈?#20154;?#25253;与预警工程”计划,国内设立了5个地震重点预警区,分别为华北地区、南北地震带、东南沿海地区、新疆天山中段和拉萨周边地区。“除新疆天山中段、拉萨周边地区两处重点预警区全部划在其所在省内外,其余均为跨省。”

这意味着,重点预警区内各省需“协同作战”。王松说,如南北地震带从川滇、陕甘直到内蒙古的一部分,跨度较大。这一片由于比较特殊的地质构造,历史上大的破坏性地震较多,就需要统筹考?#24688;?#27492;外,华北地区也不仅仅是“首都圈?#20445;?#19996;南沿海地区除了福建以外,还包括部分广东和海?#31995;?#22320;区。

项目完成后,这些地震重点预警区将达到“秒级预警”能力,即震中区域发生地震后几秒到十几秒之间,就能够向目标区域发布预警。其他地区将实现分钟级的远场大震预警能力。

王松介绍,目前,项目建设处于第一阶段。从正式实施到现在一年左右的时间内,主要的精力放在台站建设工作上,包括征租地、土建招标等。目前?#23478;?#19975;个台站的设备已经完成招标。

“建设完成后,地震预警要真正地发挥作用,还需要提升公众意识。”王松说,这包括收到预警后知道采取何种应急措施,还包括对预警作用的正确?#29616;?#26082;要避免‘无用论’,也不能将它神化”。

未来,在?#23548;?#24212;用中,地震预警服务对象的范围还将扩大。王松说,地震预警服务的潜在用户非常广?#28023;?#25919;府可以根据这些信息?#23500;泳仍?#21147;量、物资往哪投入;高科技企业因生产?#26041;?#23545;稳定性要求非常高,预警可以减少损失;医疗方面,提前几秒收到预警,一些手术或许可以停一停,等晃动结束再继续。这些在以往人们的?#40092;?#20013;是较少的,将来地震预警服务的覆盖面非常广泛。


新京报记者 周依 编辑 陈思

校对 李世辉


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