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地震预警,如何实现?(上)
发布日期:2021-05-11 08:38 访问次数: 字号:[ ]

    地下岩石的突然错动,引起地震,其能量以地震波的形式往四面八方传播。岩石的破裂面越大,地震震级越大;距离地震震中越近,地震动越剧烈。剧烈的地震动,造成山崩地陷、房倒屋塌和人员伤亡。

  我们无法阻止地震的发生,但面对地震灾害,人类不会坐以待毙,我们在不断认识地震、防御地震,最大限度地减轻其给人类社会带来的影响和损失。目前,科技的发展尚不能在地震发生前准确地预测其发生的时间、地点和大小,但我们能否在地震发生后,抢跑在破坏性地震波之前并打声招呼?

  1.什么是地震预警

  地震发生时,地球内部产生两种体波,一种是P波(压缩波,质点振动和传播方向一致),其到来时人的感觉接近于上下晃动;另一种是S波(剪切波,质点振动方向和传播方向垂直),其到来时人的感觉接近于水平晃动。P波跑得快,每秒传播约6千米,S波跑得慢,每秒传播约3.5千米。S波振动幅值更大,携带的能量是P波的几倍到几十倍,其水平向剪切作用是造成结构破坏的重要因素。

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图1 某5.8级地震强震动台记录到的南北向地震动记录

  (震中距60千米,震源深度10千米,P波传到约10秒,S波传到约17.5秒,S波和P波到时差为7.5秒。其S波幅值约为P波的5倍,能量约为P波的25倍)


  如果我们能在地震发生后,抢在携带更多能量的S波到达前,甚至P波到达前若干秒,以警报的形式告知地震动的可能大小或潜在破坏,则公众可获取紧急逃生避险时间,而高铁、危化企业、医院手术室等则可提早采取地震应急处置措施,进而减少人员伤亡和社会财产损失。这就是我们所说的地震预警。

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图2 地震预警信息的应用


  以2008年汶川特大地震为例,如图3,在地震发生之后,以现有台网密度,我们能在震后10秒内第一次估计出地震发生的位置和大小,此时S波以震中为中心,传播了约33千米,此区域S波已经到达,无地震预警时间,我们称之为“预警盲区”。而盲区外的可能破坏地区能在S波到达前,甚至在P波到达前数秒获知地震波即将到来的信息,如地震烈度为11度的北川在S波到来前有接近20秒的时间,地震烈度为10度的青川县时间可达1分钟,而地震烈度为6度的西安获取的预警时间甚至接近3分钟。而其他地区,如武汉、北京、上海等有震感地区,可在感受到震感数分钟前得到地震信息,这将减少地震带来的恐慌。

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图3 汶川地震S波传播示意图


  2.地震预警系统如何实现

  地震预警系统为实时、全自动、高时效,且24小时连续运行处理的技术系统,其实现和减灾效果的发挥需要高密度的地震观测台网、低时延的通信网络、高可靠的自动化处理系统、多渠道的紧急信息发布系统和有效的紧急避险及紧急处置措施。其系统组成如图4所示。

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图4 地震预警系统组成


信息来源:市科技局
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