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从研究到应用:我国地震预警技术的发展(一)
发布日期:2021-01-20 09:31 访问次数: 字号:[ ]

2019年4月18日13时01分,台湾地区花莲发生6.7级地震,在地震横波到达福建沿海城市51秒前,位于晋江的众多地震预警接收终端就接收到了地震发生的信息及地震可能造成的影响。

  2019年12月18日08时14分,四川省内江市资中县发生5.2级地震,四川省地震预警系统在震后8秒就发出预警信息,此时,破坏性的地震横波刚传播出不到30千米。

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2019年4月18日台湾地区花莲6.7级地震地震预警系统处理(第1报)

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2019年4月18日台湾地区花莲6.7级地震地震预警系统处理(第2报)

  地震预警,是在地震发生后,依托地震监测等基础设施,依靠现代地震学与信息技术,争分夺秒地与破坏性地震波赛跑并跑在它的前面将警报信息传至用户的技术。当前,用于尽早捕捉地震信号实现地震预警的一张实时地震监测大网正在全国加紧铺开,位于北京的国家台网处理中心和各省市的省级处理中心正在有序建设,地震预警信息发布终端迅速增多,通过手机、电视、广播、新媒体等多种方式和渠道的发布机制正在积极推进。按照地方法规和技术标准,2018年5月12日经福建省政府授权,福建地震预警系统正式对外发布预警信息,目前发布终端已近1.5万台。十年磨一剑,我国的地震预警技术系统正在逐步投入使用。可以预期,它将在减轻地震灾害、服务社会发展等方面发挥越来越重要的作用。

  01  多措并举强化我国地震灾害风险治理

  地震多、强度大、分布广、灾害重是我国的一个基本国情。我国超过58%的大陆国土面积和将近55%的人口处于7度以上的地震高烈度区,平均每年由地震造成的直接经济损失占各种自然灾害直接经济损失的16.5%。同时,随着我国经济快速发展和城市化进程加快,核电站、大型水坝等重大基础设施不断涌现,高速铁路、供油供气长输管线、城市管网等生命线工程日趋密集、复杂,许多城市的重大基础设施和生命线工程都面临着强地震威胁。一旦遭遇强烈地震,不仅危及工程本身的安全,造成经济损失和人员伤亡,还可能造成极为严重的次生灾害和难以估量的间接经济损失,影响国民经济可持续发展和社会稳定。我国的震情、灾情客观决定了需要发展减轻灾害风险的多种措施和手段,在加强地震预测预报研究、强化抗震设防管理的同时,也急需齐头并进发展新技术来进一步减轻地震灾害损失,这也是提高地震灾害风险治理的客观要求。

  02  地震预警是减轻地震灾害损失的有效手段之一

  地震预警,是在地震发生后,利用震源附近密集的各类地震观测站点检测到的地震波初期信息,快速估计地震参数并预测地震对周边地区的影响,抢在破坏性地震波到达目标区域之前,发布地震波来袭警报,使公众获取几秒至几十秒逃生避险的宝贵时间,使高铁、危化企业、精密仪器制造等重要工程和设施提早采取地震应急处置措施,进而减轻人员伤亡和社会财产损失。按照国内外的相关研究,对破坏性大震,如有效的产出、接收地震预警信息,并采取有效的紧急避险和紧急处置措施,可减少人员伤亡5成以上。

  地震发生后其能量以地震波的形式向四周传播。在震中一定范围内主要有两种波,一种是纵波,也称P波,其传播速度较快,约为6千米/秒;另一种是横波,也称S波,其传播速度较慢,约为3.5千米/秒。相对于P波,振动幅值更大(约为P波的4~5倍)的S波携带了更多的破坏能量(为P波的几倍到几十倍),也是造成结构剪切破坏的主要因素。假设发生一次地震,震源深度10千米,对距离震中60千米处,S波的传播时间约为17秒,按照正在建设并改造的地震监测台网台站密度较高的地区,在震后10秒内(首台触发后3~5秒),我们即能比较准确地计算相关地震参数(发震时间、地点、震级、震中烈度及预测烈度分布等)并有效发布出去,这样在破坏性S波到来前,则至少有7秒的预警时间,而在距离震中100千米处,其获得的预警时间则至少有19秒。在我们震后10秒处理出地震并发布出去时,破坏性S波已经传播了约33千米,这时以震中为圆心的33千米半径内已无预警时间,即所谓的地震预警“盲区”。从以上分析也可以看出,地震监测台网越密集,处理和发布的速度越快,在某一地点获取的预警时间也越多,其“盲区”半径也就越小;此外,地震越大,其破坏的区域越大,地震预警的效果也就越明显。


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P波、S波走时及地震预警时间

  过去20余年间,世界上多个地震频发的国家和地区都已建立起多个针对特定工程、特定城市,以及更大区域的地震预警系统,并在实际运行中取得了显著的减灾实效。如墨西哥在1993年投入使用的专门针对墨西哥城提供远场大震预警的地震警报系统(SAS)和2003年投入使用的瓦哈卡地震警报系统(SASO),2007年10月起正式为全国民众提供紧急地震信息服务的日本地震预警系统,目前正在线测试运行的美国加州地震预警系统、土耳其伊斯坦布尔地震预警系统、罗马尼亚布加勒斯特地震预警系统、意大利地震预警系统,以及我国台湾地区的地震预警系统等。

  



信息来源:市科技局
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