競(jìng)速地震波

“學(xué)校廣播（地震）警報(bào)10秒后，我們研究室所在的12樓劇烈震動(dòng)?！比毡緦m城縣仙臺(tái)市東北大學(xué)建筑系學(xué)生劉述照回憶2011年“3?11”大地震時(shí)說(shuō)。

短短10秒，居民可就近躲避，新干線(xiàn)上飛奔的列車(chē)可戛然而止。

借由一套遍及全國(guó)的地震預(yù)警系統(tǒng)，日本氣象廳可直接將地震信息發(fā)送至各個(gè)核電站、鐵路等國(guó)家級(jí)設(shè)施的傳感器——震后10秒之內(nèi)，日本東部所有運(yùn)行中的火車(chē)、地鐵、電梯、扶梯等自動(dòng)設(shè)備均可進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，避免地震波造成火車(chē)、地鐵脫軌等事故；而鋼鐵、焦化等工廠的生產(chǎn)設(shè)備也在10秒內(nèi)停止，避免火災(zāi)和其他事故的發(fā)生（相關(guān)報(bào)道見(jiàn)《財(cái)經(jīng)》2011年第7期“日本浩劫沉思”）。

這套地震預(yù)警系統(tǒng)被譽(yù)為“生命的防線(xiàn)”，在日本已經(jīng)運(yùn)行多年。

地震預(yù)警原理并不復(fù)雜。按傳播方式，地震波主要有縱波、橫波兩種類(lèi)型。當(dāng)傳輸最快的縱波觸發(fā)了地震預(yù)警系統(tǒng)后，無(wú)線(xiàn)電波或光纖信號(hào)傳播預(yù)警信號(hào)，其速度快于地震波，利用這個(gè)速度差在破壞性地震波到達(dá)之前發(fā)出警告，就可以警醒民眾采取應(yīng)對(duì)措施。

“（如果建設(shè)一套）有效的地震預(yù)警，可使 ‘5?12’ 汶川大地震至少減少死亡2萬(wàn)－3萬(wàn)人?！币晃坏卣饘?zhuān)家對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者說(shuō)。

2012年7月11日，成都宣布將建設(shè)城市地震預(yù)警系統(tǒng)，這是中國(guó)首個(gè)城市實(shí)施的地震預(yù)警應(yīng)用。一周后，位于郯廬地震斷裂帶上的安徽滁州市，也宣布該市地震預(yù)警系統(tǒng)項(xiàng)目建設(shè)正式啟動(dòng)。

國(guó)家減災(zāi)委專(zhuān)家委副主任、國(guó)務(wù)院應(yīng)急管理專(zhuān)家組組長(zhǎng)閃淳昌曾呼吁，中國(guó)要抓緊建立國(guó)家地震速報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，健全突發(fā)事件預(yù)警體系。

以空間換時(shí)間

2011年12月6日晚10點(diǎn)03分，汶川縣發(fā)生3.8級(jí)地震。

就像賽跑場(chǎng)上的槍聲響起，縱波以每秒5.5公里－7公里的速度奔跑，也觸發(fā)了汶川余震區(qū)域內(nèi)布設(shè)的地震報(bào)警器，經(jīng)過(guò)信號(hào)分析，預(yù)警信息產(chǎn)生。

光纖傳輸?shù)念A(yù)警信號(hào)以每秒30萬(wàn)公里的速度向接收終端奔去。同時(shí)，破壞力最強(qiáng)的橫波，則以約每秒3公里-4公里的速度從汶川趕往江油市——距離汶川縣約140公里外，江油市雙河初中設(shè)有一個(gè)信號(hào)接收終端。

如同閃電和打雷，本是同時(shí)發(fā)生，但光速比聲速傳播的更快，閃電總是先到，光纖信號(hào)亦同樣將橫波拋在身后，140公里的空間距離給了雙河初中36秒的預(yù)警時(shí)間（橫波抵達(dá)雙河初中約需39秒）。

當(dāng)報(bào)警信號(hào)抵達(dá)，地震的震源、震級(jí)等信息就立即出現(xiàn)在廣播室的電腦桌面上，廣播系統(tǒng)自動(dòng)顯示36秒倒計(jì)時(shí)。

隨后，校園響起連續(xù)急促的警報(bào)聲。

雙河初中學(xué)生就寢時(shí)間為21時(shí)30分，此時(shí)大部分學(xué)生已在一棟四層樓的宿舍中入睡。當(dāng)廣播地震倒計(jì)數(shù)時(shí)，部分師生聽(tīng)見(jiàn)后開(kāi)始叫喊，其他師生快速行動(dòng)起來(lái)。1276名學(xué)生全部撤離到了操場(chǎng)。

該校政教處主任郭天茂接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，當(dāng)天，“我們撤退完畢接近一分鐘”。但他認(rèn)為，“（預(yù)警）30秒是來(lái)得及撤退的?！?/p>

相繼宣布建立城市預(yù)警系統(tǒng)的成都和滁州，其預(yù)警技術(shù)均由成都一家減災(zāi)研究所提供。該所并非官方研究機(jī)構(gòu)，而是一支由海歸博士王暾領(lǐng)銜的民間研究力量。目前，這家研究所已在汶川地震震區(qū)四川的北川中學(xué)、成都龍王廟小學(xué)、漢旺中學(xué)和江油雙河初中以及甘肅、陜西的三所中小學(xué)校安裝了預(yù)警接收終端。

上述減災(zāi)研究所負(fù)責(zé)人王暾分析，如果汶川地震時(shí)建有預(yù)警系統(tǒng)，青川縣居民可獲得長(zhǎng)達(dá)50秒的預(yù)警時(shí)間，考慮到人員反應(yīng)時(shí)間和房屋倒塌時(shí)間，青川人尚有超過(guò)40秒的避險(xiǎn)時(shí)間。青川樓層多低于五層，因此青川人一般情況下可以跑出去。

一位歷經(jīng)汶川地震的都江堰防震減災(zāi)局工作人員感慨，“在地震現(xiàn)場(chǎng)，如果有幾秒鐘提前預(yù)警，是多么寶貴?！?/p>

國(guó)際地震科學(xué)界的共識(shí)是，地震預(yù)警比地震預(yù)報(bào)更實(shí)際、更可靠。四川省地震局原局長(zhǎng)龔兆和表示，目前任何國(guó)家均不能準(zhǔn)確進(jìn)行臨震預(yù)報(bào)，而與難度巨大的地震事先預(yù)報(bào)不同，地震預(yù)警已經(jīng)在日本等國(guó)收到可見(jiàn)的效果，值得提倡。

成都試驗(yàn)

在“5?12”汶川地震一年后，成都市就開(kāi)展了地震烈度速報(bào)一期工程，部署了67個(gè)烈度速報(bào)監(jiān)測(cè)臺(tái)站，但此工程只能在地震發(fā)生后進(jìn)行快速、定量估計(jì)地震烈度，為地震應(yīng)急反應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)，并不能起到在地震發(fā)生過(guò)程中的預(yù)警作用。

成都市的設(shè)想是，在破壞性地震波來(lái)臨之際，離震中100公里的地方將提前20秒收到全市預(yù)警。智能手機(jī)用戶(hù)、電視臺(tái)、商場(chǎng)、學(xué)校等都將在第一時(shí)間得到預(yù)警。成都市也希望像日本一樣，未來(lái)的地震預(yù)警系統(tǒng)中能夠通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)，使地鐵、高鐵等軌道交通提前停止行駛。

2012年5月15日，汶川縣防震減災(zāi)工作實(shí)現(xiàn)了通過(guò)電視向公眾發(fā)布地震預(yù)警信息。

據(jù)地震預(yù)警試驗(yàn)臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，在5月14日12時(shí)0分，青川縣發(fā)生預(yù)警震級(jí)1.3級(jí)地震。地震發(fā)生第6秒時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出預(yù)警，并在第9秒時(shí)由汶川縣電視臺(tái)通過(guò)電視向觀眾發(fā)布了地震預(yù)警信息：“溫馨提示：青川縣正在發(fā)生輕微地震，汶川無(wú)震感?！?/p>

不過(guò)，整體而言，建立一個(gè)覆蓋整個(gè)城市的地震預(yù)警系統(tǒng)，需經(jīng)精密周全的論證方可實(shí)施。

地震預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)作需要大量資源來(lái)支撐。目前，已經(jīng)展開(kāi)的地震烈度速報(bào)二期工程已被納入這一系統(tǒng)，二期工程建設(shè)57個(gè)新臺(tái)站，計(jì)劃今年完工。而此前布局的67個(gè)監(jiān)測(cè)臺(tái)站，也利用新技術(shù)進(jìn)行了加密建設(shè)，以提高精度。按照計(jì)劃，成都將實(shí)現(xiàn)平均每100平方公里就有一個(gè)監(jiān)測(cè)站臺(tái)。

由于每個(gè)區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造不同，處于龍門(mén)山斷裂帶的都江堰、彭州、崇州等，將是重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域，臺(tái)站的分布會(huì)比較密集。

成都市防震減災(zāi)局應(yīng)急管理處處長(zhǎng)徐水森向《財(cái)經(jīng)》記者表示，在地震系統(tǒng)接收信息試驗(yàn)成熟后，將向一些重點(diǎn)企業(yè)和工程推廣，但其中大量細(xì)節(jié)目前尚無(wú)法規(guī)劃。“今年先推進(jìn)技術(shù)完善，在下一步推進(jìn)過(guò)程中，將在防震減災(zāi)局系統(tǒng)內(nèi)部做試驗(yàn)?！?/p>

在成都市的規(guī)劃中，該工程要通過(guò)系列項(xiàng)目的驗(yàn)證，讓地震預(yù)警技術(shù)更加成熟，以免發(fā)生預(yù)警誤報(bào)。此后，預(yù)警系統(tǒng)將逐步在城市的重要行業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)，并推動(dòng)配套法規(guī)的制定。第三步才可向公眾推廣。因此，規(guī)劃尚無(wú)明確時(shí)間表。

全國(guó)臺(tái)網(wǎng)顧慮重重

中國(guó)在一些特殊的場(chǎng)所也設(shè)有近似地震預(yù)警系統(tǒng)的裝置。比如，所有的核電站都建有地震緊急處置系統(tǒng)，即在核電廠周邊布設(shè)一系列地震傳感器，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，核電站會(huì)監(jiān)測(cè)核反應(yīng)堆的震動(dòng)情況，根據(jù)地震數(shù)據(jù)來(lái)人工決策是否停堆。

由于給予了人工決策時(shí)間，這一系統(tǒng)實(shí)際上是一種監(jiān)控，而非預(yù)警。

在京滬、京津、哈大、京石武等幾條線(xiàn)路上，鐵道部也采用了一套較為簡(jiǎn)單的閾值觸發(fā)預(yù)警系統(tǒng)，即當(dāng)沿鐵路線(xiàn)布設(shè)的監(jiān)測(cè)儀，探測(cè)到線(xiàn)路上某一點(diǎn)的地面運(yùn)動(dòng)加速度超過(guò)安全限值時(shí)，就發(fā)出報(bào)警信號(hào)，附近行駛中的高鐵列車(chē)將緊急剎車(chē)。

這幾條鐵道線(xiàn)路的地震預(yù)警設(shè)備并非地震部門(mén)實(shí)施的，一般是通過(guò)招標(biāo)形式，由中標(biāo)公司來(lái)建設(shè)，中標(biāo)公司則聘請(qǐng)地震部門(mén)作為技術(shù)支持。

閃淳昌曾提出，應(yīng)該抓緊建立國(guó)家地震速報(bào)預(yù)警系統(tǒng)，完善核設(shè)施、高速鐵路、輸油(氣)管線(xiàn)、城市煤(天然)氣管網(wǎng)等重大工程和生命線(xiàn)設(shè)施的地震緊急自動(dòng)處置系統(tǒng)，探索社會(huì)安全領(lǐng)域的預(yù)警。

中國(guó)地震局亦有在“十二五”期間建成全國(guó)地震預(yù)警網(wǎng)的雄心。2009年12月，經(jīng)國(guó)家發(fā)改委批準(zhǔn)，中國(guó)地震局的國(guó)家地震社會(huì)服務(wù)工程項(xiàng)目立項(xiàng)。該項(xiàng)目選擇北京（首都圈）和蘭州兩地，建設(shè)示范預(yù)警臺(tái)網(wǎng)，包括強(qiáng)震數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)。其中，首都圈地震預(yù)警示范系統(tǒng)，新建了80個(gè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站。

一般來(lái)說(shuō)，地震發(fā)生3秒以后，單個(gè)臺(tái)站監(jiān)測(cè)到縱波信息，可初步確定時(shí)間、地點(diǎn)、震級(jí)等地震信息，不過(guò)，確定震級(jí)和定位是持續(xù)的過(guò)程，隨著多處臺(tái)站監(jiān)測(cè)到信號(hào)，可以更為準(zhǔn)確地判斷地震信息。但已經(jīng)啟動(dòng)的這個(gè)地震預(yù)警示范系統(tǒng)，終非真正意義上的地震預(yù)警系統(tǒng)，而是試驗(yàn)系統(tǒng)。

未來(lái)真正做全國(guó)性的地震區(qū)域預(yù)警，需要幾十億元的投入，地震臺(tái)網(wǎng)系統(tǒng)要有理想的設(shè)備條件。高密度臺(tái)網(wǎng)的平均間距應(yīng)該在10公里－30公里，這一點(diǎn)目前首都圈的地震預(yù)警示范系統(tǒng)也達(dá)不到。

中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所副所長(zhǎng)李山有對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，中國(guó)地震局沒(méi)有較大把握的話(huà)，不會(huì)輕易推出地震預(yù)警系統(tǒng)。

業(yè)內(nèi)主要擔(dān)心的是，城市地震預(yù)警誤報(bào)可能造成負(fù)面影響，包括經(jīng)濟(jì)損失和公眾對(duì)預(yù)警信任度的削弱，以及地震預(yù)警誤報(bào)可能造成停產(chǎn)誤工及重啟設(shè)備的損失。

實(shí)際上，王暾在汶川等地開(kāi)展試驗(yàn)時(shí)，對(duì)預(yù)警試驗(yàn)志愿者也說(shuō)明預(yù)警系統(tǒng)可能有不足。在其制作的《參與公眾體驗(yàn)地震預(yù)警的志愿者申請(qǐng)表》中提到，志愿者需了解地震預(yù)警技術(shù)的不足，地震預(yù)警存在漏報(bào)、誤報(bào)、遲報(bào)、錯(cuò)報(bào)的可能。

地震預(yù)警中最有可能造成問(wèn)題的是誤報(bào)和漏報(bào)。即使在地震預(yù)警技術(shù)較為成熟的日本，其在地震發(fā)生初始，預(yù)警發(fā)送的信息也不是完全準(zhǔn)確的。

2008年6月14日，巖手和宮城地區(qū)發(fā)生7.2級(jí)地震，預(yù)警系統(tǒng)在檢測(cè)到第一個(gè)地震波4.5秒后就向公眾發(fā)出警報(bào)，由于實(shí)際震級(jí)比估計(jì)值要大，其在22.4秒后又發(fā)出修正預(yù)警。

震級(jí)的快速確認(rèn)是利用地震發(fā)生前幾秒的信息，這一數(shù)據(jù)會(huì)存在較大的誤差。傳統(tǒng)方法是依據(jù)橫波的最大值（即峰值），這樣能夠較為準(zhǔn)確地確定震級(jí)；而地震預(yù)警系統(tǒng)為了搶時(shí)間差，不會(huì)等到橫波最大值出現(xiàn)，而是利用最先到達(dá)的縱波來(lái)推測(cè)峰值，因此，準(zhǔn)確度相對(duì)較低。

不過(guò)，通過(guò)大量的實(shí)際地震試驗(yàn)和檢驗(yàn)可以解決對(duì)地震預(yù)警誤報(bào)和漏報(bào)的擔(dān)憂(yōu)。

徐水森則擔(dān)心公眾對(duì)地震預(yù)警的認(rèn)識(shí)程度，因?yàn)橐坏┱`報(bào)或漏報(bào)引發(fā)民間糾紛，將是棘手問(wèn)題。一位業(yè)內(nèi)人士透露，目前，中國(guó)地震局系統(tǒng)正在進(jìn)行對(duì)非特定對(duì)象發(fā)送地震預(yù)警信息的研究， 即像成都市一樣向更廣泛的人群傳播信息。

這也非易事。比如通過(guò)手機(jī)短信平臺(tái)發(fā)布預(yù)警信息，但現(xiàn)在的運(yùn)營(yíng)商發(fā)布短信存在延遲現(xiàn)象，“7?21”北京暴雨的氣象預(yù)警糟糕的短信提示就多被詬病。按現(xiàn)有的短信預(yù)警發(fā)布平臺(tái)，信息從發(fā)出到被接收，可能要經(jīng)過(guò)幾十秒的時(shí)間，這將浪費(fèi)掉辛苦“賽跑”中贏得的時(shí)間差。

而通過(guò)電視和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布信息更及時(shí)，這在日本已很成熟，但國(guó)內(nèi)對(duì)各類(lèi)災(zāi)難播報(bào)尚未形成一個(gè)有效的信息發(fā)布機(jī)制。

四川省地震局應(yīng)急救援處副處長(zhǎng)龔宇也認(rèn)為，與日本開(kāi)展預(yù)警工作較早、社會(huì)對(duì)誤報(bào)容忍度高不同，中國(guó)地域廣闊，人口眾多，防災(zāi)意識(shí)多寡不一。2010年3月21日，太原市市民聽(tīng)信地震謠言，萬(wàn)人到街頭、廣場(chǎng)躲地震，“地震謠言”引發(fā)社會(huì)恐慌情緒。“我們承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)的能力尚不夠，萬(wàn)一報(bào)錯(cuò)了怎么辦？”

但是，四川省地震局原局長(zhǎng)龔兆和認(rèn)為，“寧可聽(tīng)到百姓的罵聲，不可聽(tīng)到百姓的哭聲，”地震業(yè)務(wù)部門(mén)要盡其職責(zé)，積極推進(jìn)預(yù)警技術(shù)研究及其應(yīng)用的研發(fā)。