汶川地震以后，特別是日本3.11地震以后，"地震預(yù)警"這個(gè)名詞熱了起來(lái)，新聞媒體、微博微信上時(shí)不時(shí)地就出現(xiàn)地震預(yù)警的消息和報(bào)道，有些報(bào)道還把地震預(yù)警和地震預(yù)報(bào)混淆起來(lái)。公眾和很多網(wǎng)友不斷地來(lái)詢問(wèn)：什么是地震預(yù)警，地震預(yù)警是怎么回事，怎樣進(jìn)行地震預(yù)警，地震預(yù)警真的能救命嗎？

地震預(yù)警是怎么回事？

要了解地震預(yù)警，先要了解一下地震和地震波。地震是地殼巖石斷裂在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量的結(jié)果，這種巨大的能量可以激發(fā)出一種向四周傳播的彈性波，我們稱(chēng)為地震波（圖1）。

圖1 近震記錄

地震波在地震發(fā)生后會(huì)主要產(chǎn)生兩種類(lèi)型的波，一種是體波，包括縱波和橫波，其中縱波也稱(chēng)為P波，橫波也稱(chēng)為S波。縱波是擠壓傳遞的波，橫波是剪切傳遞的波。另一種是面波，是由縱波、橫波在地表相遇后疊加而成的混合波，其波長(zhǎng)大，只能沿地表面?zhèn)鞑ァ４蟮卣鸢l(fā)生后，對(duì)地面造成破壞的主要是橫波（見(jiàn)圖2），面波也會(huì)造成地面破壞。

圖2 地震縱波和橫波示意圖

"地震預(yù)警"簡(jiǎn)單地說(shuō)，它是在大地震發(fā)生以后，請(qǐng)注意是"地震發(fā)生以后"，在發(fā)生地震附近的地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站檢測(cè)到地震，馬上發(fā)出警報(bào)："我這里地震了！"，從而使距離地震較遠(yuǎn)的地方在破壞性地震波還沒(méi)有到達(dá)之前可以避險(xiǎn)和逃生。

地震預(yù)警的原理是什么呢？由于地震波的傳播速度每秒僅為幾公里，相對(duì)電磁波的傳播速度每秒30萬(wàn)公里要慢得多，人們就將地震發(fā)生的消息用電磁波手段（電話、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)）迅速地傳給遠(yuǎn)方，在距離發(fā)生地震較遠(yuǎn)的地方，收到警報(bào)時(shí)地震波還未到達(dá)，從而采取緊急措施進(jìn)行逃生和關(guān)閉電、氣、水等生命線設(shè)施，使地鐵、高鐵減速等。這樣就可以減少地震造成的損失，避免次生災(zāi)害的發(fā)生。這就如同防空警報(bào)一樣，知道敵機(jī)已經(jīng)起飛了，拉響防空警報(bào)，提醒人們躲避。

地震預(yù)警應(yīng)該叫"地震警報(bào)"

可能有人會(huì)質(zhì)疑，這明明是警報(bào)，怎么能被稱(chēng)為預(yù)警？

確實(shí)如此，"地震預(yù)警"這個(gè)名詞中的"預(yù)"字往往使人們認(rèn)為是指在地震沒(méi)發(fā)生時(shí)或者地震發(fā)生之前發(fā)出的警報(bào)，因?yàn)樵跐h字里"預(yù)"字有預(yù)先之意，所以很多人常常會(huì)把地震預(yù)警和地震預(yù)報(bào)相混淆。地震預(yù)報(bào)是指地震發(fā)生之前發(fā)出的預(yù)測(cè)報(bào)告。這里還需要說(shuō)明，由于地震是發(fā)生在地殼的內(nèi)部，人類(lèi)現(xiàn)在還無(wú)法動(dòng)態(tài)觀測(cè)和探測(cè)到地球深部的環(huán)境變化和地震發(fā)生的過(guò)程，因此目前還無(wú)法科學(xué)驗(yàn)證地震發(fā)生的原因及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震的發(fā)生。

地震預(yù)警這個(gè)詞是從英文"Earthquake Early Warning"翻譯過(guò)來(lái)的。準(zhǔn)確的中文應(yīng)譯為"地震報(bào)警或地震警報(bào)"，而不應(yīng)譯為"地震預(yù)警"。地震預(yù)警容易和地震預(yù)報(bào)混淆起來(lái)。在日本稱(chēng)"地震預(yù)警"為"地震緊急速報(bào)"，美國(guó)在加州新建立的地震預(yù)警試驗(yàn)系統(tǒng)就稱(chēng)為"Shake Alert"系統(tǒng)，即震動(dòng)警報(bào)。在中國(guó)盡管我們一再呼吁不要再用"預(yù)警"這個(gè)詞，但是約定俗成，改起來(lái)也不容易。所以目前所說(shuō)的地震預(yù)警，就是地震警報(bào)！

如何進(jìn)行地震預(yù)警？

如何進(jìn)行地震預(yù)警呢？人類(lèi)早就有地震預(yù)警的設(shè)想，例如，1868年美國(guó)舊金山日?qǐng)?bào)刊登的地震預(yù)警的設(shè)想，就非常形象地告訴我們?nèi)绾芜M(jìn)行地震預(yù)警。由圖3我們看到，地震發(fā)生后縱波和橫波由震源向外傳播。縱波傳播速度較快，大約6公里/秒，但震動(dòng)相對(duì)較小，破壞性也小。橫波傳播速度較慢，大約3.7公里/秒，攜帶能量大，是地震發(fā)生時(shí)造成破壞的主要元兇。地震預(yù)警系統(tǒng)就是利用震中附近監(jiān)測(cè)儀器捕捉到地震縱波后快速估算地震參數(shù)，比如發(fā)震時(shí)刻、地震強(qiáng)度、地震位置、震中烈度等，并預(yù)測(cè)地震對(duì)周邊地區(qū)的影響，搶在

圖3 1868年舊金山日?qǐng)?bào)刊登的地震預(yù)警設(shè)想

橫波到達(dá)震中周邊地區(qū)之前，通過(guò)電子通訊系統(tǒng)，如廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、電話、手機(jī)、報(bào)警器等發(fā)布警報(bào)信息。在圖3的右下方還把中國(guó)的侯風(fēng)地動(dòng)儀畫(huà)上去了。19世紀(jì)的地震監(jiān)測(cè)設(shè)備很簡(jiǎn)陋，監(jiān)測(cè)臺(tái)站也很少，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)地震預(yù)警的設(shè)想。地震預(yù)警需要密集地震觀測(cè)網(wǎng)和智能化的處理系統(tǒng)，這樣才能保證大地震發(fā)生后快速發(fā)出地震警報(bào)，所以人類(lèi)百年以前的夢(mèng)想，今天才得以實(shí)現(xiàn)。

地震預(yù)警是有盲區(qū)的

地震預(yù)警能不能救命，是不是萬(wàn)能的呢？不是一直說(shuō)地震報(bào)警是給遠(yuǎn)處的人們發(fā)出地震警報(bào)，那么地震發(fā)生較近的區(qū)域警報(bào)有用嗎？確實(shí)，地震預(yù)警在原理上就存在一個(gè)難以避免的"預(yù)警盲區(qū)"。

圖4 地震預(yù)警盲區(qū)示意圖

圖4是地震預(yù)警盲區(qū)的示意圖。紅星為震源，紅房子為地震臺(tái)。前面我們說(shuō)過(guò)從地震發(fā)生到發(fā)出警報(bào)需要時(shí)間，這個(gè)時(shí)間包括：（1）地震波從震源到達(dá)地震臺(tái)與（2）地震臺(tái)收到地震信號(hào)再判定地震所需時(shí)間的總和。在這段時(shí)間里，地震波照樣傳播，這段時(shí)間對(duì)應(yīng)的是橫波傳播距離，我們稱(chēng)之為地震預(yù)警盲區(qū)。

假設(shè)最理想的情況是地震臺(tái)正好在大地震的上方，也就是在震中位置。如果地震發(fā)生在12公里深，按照地震縱波傳播速度6公里/秒，則地震縱波傳到地面地震臺(tái)大約需2秒鐘，地震臺(tái)收到地震波后需要進(jìn)行快速的計(jì)算，從而確定前述的地震參數(shù)。目前全球最高水平的計(jì)算需要使用前3秒地震波，這樣最短時(shí)間需要5秒中才能發(fā)出地震警報(bào)，這時(shí)地震縱波已經(jīng)走了30公里左右，地震橫波也已經(jīng)走了將近20公里左右，我們稱(chēng)縱波走過(guò)的半徑30公里和橫波走過(guò)的20公里以內(nèi)的區(qū)域?yàn)榭v波和橫波的地震預(yù)警的盲區(qū)。如前所述由于地震破壞的元兇是橫波，所以一般指橫波的地震預(yù)警盲區(qū)為地震預(yù)警盲區(qū)。顯然在盲區(qū)內(nèi)警報(bào)收到時(shí)，有破壞力的橫波已經(jīng)到達(dá)或過(guò)去了。

對(duì)于中小地震，地震預(yù)警作用有限。而大地震在盲區(qū)以外的一定區(qū)域仍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，具有一定的破壞性，如果進(jìn)行地震預(yù)警，就可以減輕盲區(qū)以外的災(zāi)害，我們把這個(gè)區(qū)域稱(chēng)為地震預(yù)警的獲益區(qū)。再遠(yuǎn)的區(qū)域，例如烈度為6度以下較遠(yuǎn)的區(qū)域，地震預(yù)警的作用也就不大了，稱(chēng)為地震預(yù)警的無(wú)效區(qū)。因此可以說(shuō)地震預(yù)警對(duì)震級(jí)大的地震作用才大。

這時(shí)就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，盲區(qū)內(nèi)可能是地震破壞最大的地區(qū)。因此要使地震預(yù)警獲得更大的效益，在技術(shù)上需要盡量縮短處理地震的時(shí)間，但是無(wú)法消滅盲區(qū)。當(dāng)然有研究表明地震警報(bào)對(duì)于盲區(qū)也是有用的，它相當(dāng)于給人以警示，無(wú)需人們?cè)僮陨砼袛嗑涂闪⒓幢茈U(xiǎn)，其次，房屋的破壞并不是橫波到達(dá)就立即破壞。另外自動(dòng)緊急處置也可以在得到警報(bào)后立即動(dòng)作，例如切斷電源，減少次生災(zāi)害發(fā)生。

總之，作為地球科學(xué)近些年發(fā)展的新技術(shù)，地震預(yù)警確實(shí)是有減災(zāi)作用。同時(shí)地震預(yù)警也是社會(huì)工程，我們需要了解和正確地運(yùn)用才能更好地發(fā)揮它的作用。目前我國(guó)正在建立地震預(yù)警系統(tǒng)，有些地區(qū)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行地震預(yù)警的實(shí)驗(yàn)和示范，我們很快就有地震預(yù)警了！