1、地震預(yù)警,，不是地震預(yù)報

什么是地震預(yù)警？地震發(fā)生后,，有縱波（P波）和橫波（S波）兩種主要地震波同時由震源向外傳播,。縱波傳播速度較快，大約6公里/秒左右,，但震動相對較小,。橫波速度較慢，大約4公里/秒左右,，攜帶能量大,，是大地震時造成破壞的元兇。地震預(yù)警系統(tǒng)是利用震中附近監(jiān)測儀器捕捉到的地震縱波后,，快速估算地震參數(shù)并預(yù)測地震對周邊地區(qū)的影響,，搶在破壞性橫波到達(dá)震中周邊地區(qū)之前，通過電子通訊系統(tǒng)發(fā)布預(yù)測地震強(qiáng)度和到達(dá)時間的警報信息,，使相關(guān)機(jī)構(gòu)和公眾能采取緊急措施,，減輕人員傷亡和災(zāi)害損失。

地震預(yù)報,，是在地震發(fā)生之前,，對地震發(fā)生時間、地點,、強(qiáng)度（俗稱地震三要素）的預(yù)測報告,。目前人類還不能準(zhǔn)確地預(yù)報地震，它和地震預(yù)警完全是兩回事,。

2,、地震預(yù)警是翻譯不準(zhǔn)確，應(yīng)該叫地震報警或地震警報

地震預(yù)警是翻譯上的問題,，英語為Earthquake early warning ,日本叫"地震緊急速報",因此中文應(yīng)翻譯為"地震報警或地震警報",，而不應(yīng)翻譯成"地震預(yù)警"，翻譯成預(yù)警容易和預(yù)報混淆,。美國在加州新建立的地震預(yù)警試驗系統(tǒng)就叫做Shake alert,也可能是為了更準(zhǔn)確的描述這個技術(shù)系統(tǒng)是個警報系統(tǒng),。

因此目前所謂地震預(yù)警，就是地震警報,！它是在一個地方已經(jīng)發(fā)生了地震,，當(dāng)?shù)氐牡卣鸨O(jiān)測設(shè)備在測出了地震之后，發(fā)出警報：我這地震了,！由于地震波的速度只有每秒幾公里,，相對電磁波的每秒30萬公里要慢得多，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)）迅速地傳給遠(yuǎn)方,，在離地震發(fā)生比較遠(yuǎn)的地方,，收到警報時地震波還未到達(dá)，這時采取緊急措施逃生和關(guān)閉電、氣,、水等生命線設(shè)施,，地鐵、高鐵減速等等,，可以減少損失,，避免次生災(zāi)害。圖1是地震警示系統(tǒng)示意圖,。

圖1 地震警示系統(tǒng)示意圖

3,、地震預(yù)警從原理上就有盲區(qū)

地震預(yù)警技術(shù)從原理上就有"預(yù)警盲區(qū)"，所謂預(yù)警盲區(qū)就是地震警報到達(dá)該地區(qū)時,，地震波已經(jīng)到達(dá)或已經(jīng)過去,。換句話說警報收到時，已經(jīng)沒用了,。

為什么會有這樣的現(xiàn)象出現(xiàn)呢,？這里有兩個原因，一是地震是有深度的,，一般來說大地震,，淺源地震多發(fā)生在10-20公里深，地震發(fā)生后地震波向各個方向傳播,，到達(dá)地面的地震臺站需要時間,。二是地震臺站接收到地震信號后要進(jìn)行處理確認(rèn)是大地震才能發(fā)出警報，這也需要時間,。圖2是一個地震臺接收到地震波后最理想的盲區(qū)示意圖,，所謂最理想就是這個地震臺正好在地震的上方，也就是在震中位置,。假設(shè)地震發(fā)生在12公里深,，地震縱波傳到地面地震臺約需2秒鐘， 地震臺收到地震波進(jìn)行判定是地震的處理,，這是"秒級處理"技術(shù),，因為多1秒地震縱波就多走了6公里，目前最高水平需要使用3秒地震波,。這樣在上圖的情況下,，加起來5秒中發(fā)出地震警報，這是地震縱波已經(jīng)走了30公里左右,，地震橫波也已經(jīng)走了20公里左右,，這就是縱波和橫波的預(yù)警（警報）盲區(qū)，或稱P波和S波預(yù)警（警報）盲區(qū),。

圖2 單臺地震預(yù)警理想盲區(qū)示意圖

如前所述,，S波是大地震是破壞的元兇,，一般指預(yù)警盲區(qū)實際是S波預(yù)警盲區(qū)。上述的是一個理想或者極端的例子,，我們假設(shè)了地震發(fā)生在10公里左右深，臺站就在震中,，判別地震只用了3秒（據(jù)說是當(dāng)前最高水平）,，我們可以看出地震預(yù)警盲區(qū)就是20公里左右。這意味著,，地震預(yù)警技術(shù)本身在原理上就有一個不可避免的盲區(qū),，在預(yù)警盲區(qū)地震報警基本上是沒有什么效果的，因為在盲區(qū)內(nèi)的人們收到預(yù)警（警報）信息是,，地震波已經(jīng)過去了,！實際上預(yù)警技術(shù)非常復(fù)雜，往往不是一個地震臺就可以準(zhǔn)確判斷,，需要一個密度足夠的地震臺網(wǎng),。僅用地震波初始的幾秒鐘來判斷是否地震，還很不成熟,。這樣處理時間就會更長,，預(yù)警盲區(qū)就會更大。

4,、P波快速判定地震是地震預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)

地震預(yù)警最關(guān)鍵的技術(shù)是快速判斷地震技術(shù),，這是個非常復(fù)雜的技術(shù)，其復(fù)雜的原因有二,，一是需要在地震臺一收到地震信號后,，"立即"判斷是地震，即我們前面說"秒級處理"技術(shù),，最好是1,、2秒鐘。這是極其困難的,，因為常規(guī)快速處理一個地震（稱為地震速報）需要一個地震臺網(wǎng),，在整個地震波記錄完整（包括接收到P波、S波及其他震相）和掃過地震臺網(wǎng)后,，獲得完整數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理,。這里最大的問題是地震處動震相的識別，即使用計算機(jī),，最快也需要幾分鐘時間才能確定地震參數(shù),，而且有時還會出現(xiàn)錯誤。這種處理完全是根據(jù)地震波傳播原理確定的可靠的方法,?？墒沁@種方法對于地震預(yù)警是沒有用的,。

因此地震預(yù)警技術(shù)的發(fā)展必須研發(fā)"快速判斷地震"的技術(shù),也就是要在地震臺收到地震波以后幾秒鐘（目前一般需要至少3秒）就能快速判斷：⑴是地震，不是其他干擾（人為在地震臺附近的走跳,、車輛,、爆破、雷電等等）,；⑵是大地震,，不是小地震；⑶地震位置,；⑷地震震級或在震中區(qū)域的烈度,。目前這個技術(shù)主要建立在大地震產(chǎn)生的P波周期比較大，可以粗略估計地震強(qiáng)度的大小,，同時也發(fā)現(xiàn)可以使用P波的形狀估計地震發(fā)生的距離的經(jīng)驗和統(tǒng)計基礎(chǔ)上的方法,，這些方法不像傳統(tǒng)的地震測定方法那樣具有明確的物理基礎(chǔ)，盡管處理比較快,，但可能會出現(xiàn)很大的誤差甚至錯誤,。比如，2013年2月19日云南巧家ML4.9級地震的預(yù)警,，地震6秒鐘后就發(fā)出第一報,，應(yīng)該說是高水平的警報了，可是震級只報了3級,，顯然誤差很大,。同樣日本"3.11"Mw9.0級地震的預(yù)警第一報震級為4.3級，與真實震級相差甚遠(yuǎn),。因此全球各種地震預(yù)警的警報都是采用多報形式,，例如日本"3.11"地震預(yù)警，就報了15報,，第15報震級為8.1,，烈度為日本7度表中的六度弱。當(dāng)然第15報已經(jīng)是第一個臺站收到P波117秒以后了（地震發(fā)生130多秒以后）,，預(yù)警盲區(qū)已經(jīng)500多公里了,，幾乎對于災(zāi)區(qū)沒什么作用了。這說明目前用P波前幾秒判斷是大地震的方法本身就不穩(wěn)定,。盡管地震預(yù)警要求這些參數(shù)不像地震速報那樣精確,，但是也應(yīng)控制在一定范圍了，這方面技術(shù)還需發(fā)展,。地震警報的實質(zhì)就是與S波賽跑,，最大縮小地震盲區(qū)范圍，最大限度降低地震災(zāi)害和次生災(zāi)害,。

6,、地震預(yù)警盲區(qū)實際上可能是地震破壞最大的區(qū)域

地震破裂帶的長度是和震級有關(guān)的（見表1）,，一般來說，5級地震為1-3km,，6級為10-20 km,；7級為30-80 km；8級為100-240 km,；9級為300-1000 km,。如上述分析如果地震預(yù)警20km盲區(qū)，就意味著盲區(qū)直徑為40km,，這可能就相當(dāng)7級地震的破裂帶長度，一般來說也就是烈度最大的區(qū)域,，也就是可能受地災(zāi)害最大的區(qū)域,。 可見地震預(yù)警對于大地震時盲區(qū)以外的地震破壞是可以起作用的，而對烈度最強(qiáng)的地區(qū)的地震破壞作用有限,。同時我們可以看出地震預(yù)警對于小地震作用不大,，對于大于7級以上的地震盲區(qū)以外的地區(qū)的地震破壞具有減災(zāi)作用，籠統(tǒng)地說地震預(yù)警可以減輕地震災(zāi)害是不嚴(yán)格的,。對于地震直接破壞最嚴(yán)重的區(qū)域可能是沒有作用的,。

表1 震級 M 斷層長度L（Km） 滑動量 Do (m) 卓越周期T（秒）與地震矩 Mo 的關(guān)系

7、地震預(yù)警對于烈度異常區(qū)及次生災(zāi)害和生命線設(shè)施的作用

如上所說,，地震預(yù)警對于地震的破壞減輕作用是有限的,，但凡是大地震必然有兩種現(xiàn)象必須重視，一是地震的烈度異常區(qū)域,，例如唐山大地震時的天津?qū)幒?，北京的通州。二是凡是大地震必然引起次生?zāi)害,，例如汶川大地震的巨大滑坡,，日本3.11地震的巨大海嘯，日本京都大地震的火災(zāi)等,。因此大地震和巨災(zāi)都是連接在一起的,，這些次生災(zāi)害都是由地震引起的，其發(fā)生時間往往滯后地震的強(qiáng)大震動,，就是地震造成的振動和地基液化引起的房屋破壞和倒塌,，也要滯后與地震波到達(dá)。當(dāng)然烈度異常區(qū)域往往是距震中區(qū)域以一定距離,。因此地震預(yù)警對于這些災(zāi)害的緊急避險還是有相當(dāng)?shù)淖饔玫?。即使是在地震預(yù)警盲區(qū)內(nèi)，應(yīng)該也會發(fā)揮一定的作用,。另外地震預(yù)警對于生命線設(shè)施的緊急處置也是有作用的,，即使在地震預(yù)警盲區(qū),，得到地震警報時地震波已經(jīng)到達(dá)和過去，但是對于水電氣這樣的生命線設(shè)施的緊急處置還是有很大的作用的,，因為地震警報信號是在地震后幾秒或十幾秒發(fā)出的,，是目前最快的地震報警，對于生命線設(shè)施采取緊急處置,，避免進(jìn)一步產(chǎn)生水電氣的次生災(zāi)害有很大的作用,。

8、重視利用P波和S波之差報警和S波緊急處置

地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展到今天,，有它的過程：最先的地震警報系統(tǒng)就是利用P波和S波時間差采取避險和處置,，唐山地震時民間使用一個倒立的瓶子放在臉盆里，在地震發(fā)生后P波先到而且是上下振動,，很容易將瓶子振倒,，給人們提醒。目前的水氣電的強(qiáng)震緊急處置基本上是很多都是當(dāng)振動達(dá)到一個閾值后采取措施的,。P和S波時間差預(yù)警對于盲區(qū)的緊急避險和處置使用有其實際應(yīng)用效果,。所以將P和S波時間差預(yù)警和S波緊急處置納入地震預(yù)警系統(tǒng)是十分必要的，為地震多發(fā)地區(qū)公眾和設(shè)施安裝相應(yīng)的設(shè)備,，是減輕地震災(zāi)害的重要環(huán)節(jié),。

9、地震預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)有警報的快速確認(rèn)和解除

鑒于地震預(yù)警技術(shù)的現(xiàn)狀,，我們不能對地震預(yù)警"求全責(zé)備",，日本氣象廳在2007年10月1日發(fā)布地震預(yù)警系統(tǒng)投入使用時就明確指出，由于地震預(yù)警技術(shù)本身和地震臺站環(huán)境的問題,，包括其他震動的干擾,、雷電干擾、儀器設(shè)備故障,、地震判定技術(shù)的復(fù)雜,，地震預(yù)警可能會出現(xiàn)漏、誤,、錯報的情況,。因此對于地震預(yù)警的確認(rèn)和解除就非常重要，應(yīng)該成為地震預(yù)警系統(tǒng)的重要組陳部分之一,。例如,，當(dāng)昭通公眾收到巧家地震警報信號時（據(jù)說有15秒時間），并沒有注意第一報的震級是多少,，就已經(jīng)采取了避險措施,，地震過后到底是發(fā)生地震了沒有，地震有多大都是當(dāng)?shù)毓姾皖I(lǐng)導(dǎo)關(guān)心的問題,。這時地震臺網(wǎng)的正式地震速報就起了確定的作用：確實發(fā)生了地震,，而且是4.9級,，不是3級。無疑對于安定民心起到重要作用,。如果巧家地震發(fā)生在高鐵沿線,，在地震警報第一報時，全線可立即采取了減速行車的措施,，如果在幾分鐘后確定的地震參數(shù)只有4.9級,，而且距離較遠(yuǎn)，根據(jù)高鐵地震預(yù)案,，不會有影響,，高鐵可以立即恢復(fù)運行。這種解除是非常重要的,，確認(rèn)地震和解除警報,，對于地震預(yù)警減少損失作用巨大。我國有著非常先進(jìn)的大地震速報系統(tǒng),，目前自動地震速報可以在數(shù)分鐘完成，它對于地震預(yù)警的確認(rèn)和解除是非常重要的,。因此地震的確認(rèn)和警報的解除應(yīng)該正式列為地震預(yù)警的一個組成部分,。

10、地震預(yù)警是個復(fù)雜的社會工程需要全社會的動員和參與

福建地震局局長金星說：要建成一套有效的地震預(yù)警系統(tǒng)需要具備以下條件：一是高密度的地震臺網(wǎng)：每20-30公里一臺（實際上應(yīng)該做到10公里一個臺-本文作者注）,；二是好的處理系統(tǒng)：利用臺網(wǎng)捕捉的信息迅速定位,、計算震級；三是完善的發(fā)布系統(tǒng)：將預(yù)警信息迅速傳遞到電視,、電臺,、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等公共平臺,；四是健全的法律法規(guī)保障：使整個系統(tǒng)能有效運作,。概括的說就是"測得到""定得準(zhǔn)""傳得出""用得好"。

這四個方面其實只是對地震部門的要求,，我們說地震預(yù)警是個復(fù)雜的社會工程,，就是地震預(yù)警工程不是單靠地震部門，需要全社會的參與,，包括所有的行業(yè)和部門,，關(guān)系到每一個人。如前所述地震預(yù)警就是地震警報,，對于這樣的警報,，各種人群、各個領(lǐng)域,、各個行業(yè)的容忍度,，是不一樣的,。例如一般公眾只要收到預(yù)警就會采取行動，并不關(guān)心預(yù)警的準(zhǔn)確性,，反正不造成損失更好,，有損失我人已經(jīng)躲避了，這說明公眾對地震預(yù)警有較大的容忍度,；再如高鐵,，你發(fā)布預(yù)警，我就采取措施,，先減速,。我希望在一兩分鐘里你給我確認(rèn)是不是大地震還是小地震或者誤報，我可以立刻恢復(fù)運行,，在說明高鐵是有一定容忍度的,；而核電站不能有個預(yù)警我就停堆，我要求必須是對我有威脅時報警,，停了反應(yīng)堆,，其恢復(fù)需要很長時間，這些行業(yè)容忍度就低,。

各行各業(yè)都收到同一個地震警報,，其采取的措施需要不同，誰來管,？自己管,，都要參與，這就叫全社會參與,。日本采取了市場化的方法,，隨著地震預(yù)警的發(fā)展，出現(xiàn)了許多地震預(yù)警增值服務(wù)商,。也有行業(yè)自己制定統(tǒng)一辦法的,，像日本廣播協(xié)會（ＮＨＫ）就專門根據(jù)地震警報信號開發(fā)了供本行業(yè)使用的地震預(yù)警接收和廣播電視發(fā)布系統(tǒng)。

只有全社會參與地震預(yù)警,，才能使地震預(yù)警報系統(tǒng)發(fā)揮減災(zāi)作用,。這就像戰(zhàn)爭中的防空警報，地震部門是拉警報的,，到哪里躲避,、怎樣躲避，還要靠自己,。