東日本大地震之后日本氣象廳的緊急地震速報(bào)的研究課題和對(duì)策*

岡垣晶子

(日本氣象廳地震火山部地震海嘯防災(zāi)對(duì)策室信息管理科)

引言

2012年10月1日，我們迎來(lái)了向社會(huì)公開(kāi)提供緊急地震速報(bào)的第5個(gè)年頭。5年間，氣象廳共發(fā)布了129個(gè)地震的緊急地震速報(bào)(警報(bào))。然而，并非每次發(fā)布的信息都是準(zhǔn)確無(wú)誤的，特別是，當(dāng)作為日本觀測(cè)史上最大地震的2011年?yáng)|日本大地震發(fā)生之后，卻沒(méi)能根據(jù)這次地震晃動(dòng)造成的觀測(cè)設(shè)施等方面的災(zāi)害以及其后活躍的余震活動(dòng)發(fā)布準(zhǔn)確的緊急地震速報(bào)，這樣的事例曾經(jīng)屢次發(fā)生。本文將介紹氣象廳針對(duì)這些課題以及所采取的研究對(duì)策情況。

1 課題

1.1 發(fā)生大范圍的觀測(cè)點(diǎn)故障(失測(cè))

東日本大地震主震發(fā)生之后，造成了長(zhǎng)時(shí)間的通信故障和停電，無(wú)法輸入氣象廳的地震儀的數(shù)據(jù)，致使向氣象廳傳送數(shù)據(jù)的傳送網(wǎng)功能喪失，地震觀測(cè)點(diǎn)的備用電源沒(méi)能發(fā)揮作用，使以東北地方為中心的用于緊急地震速報(bào)的觀測(cè)數(shù)據(jù)大幅度減少，所以，造成了緊急地震速報(bào)發(fā)布遲緩等問(wèn)題。

1.2 發(fā)布內(nèi)容不準(zhǔn)確的緊急地震速報(bào)

主震后，持續(xù)發(fā)生了前所未有的激烈的余震活動(dòng)。還有，在余震區(qū)域以外的大范圍地區(qū)還發(fā)生了多起地震，如2011年3月12日3時(shí)59分的長(zhǎng)野縣北部地震和3月15日22時(shí)31分的靜岡縣東部地震(最大烈度都是Ⅵ強(qiáng))等。在這種狀態(tài)下，在發(fā)布緊急地震速報(bào)的處理過(guò)程中，推斷震源位置或地震規(guī)模方面出現(xiàn)了誤差(圖1)，發(fā)布了一些在觀測(cè)到的強(qiáng)烈晃動(dòng)的區(qū)域和作為警報(bào)對(duì)象的區(qū)域內(nèi)，預(yù)報(bào)的烈度和觀測(cè)到的烈度相差±2級(jí)以上的不準(zhǔn)確的緊急地震速報(bào)。

2 氣象廳采取的對(duì)策

2.1 強(qiáng)化地震觀測(cè)點(diǎn)的機(jī)能

為了避免長(zhǎng)時(shí)間缺失數(shù)據(jù)，我們引進(jìn)了即使是電力供應(yīng)中斷，也能維持工作72小時(shí)的備用電源。另外，還引進(jìn)了衛(wèi)星線路，以備地上線路發(fā)生故障之需(圖2)。

圖2 強(qiáng)化地震觀測(cè)點(diǎn)的機(jī)能

2.2 修改緊急地震速報(bào)的計(jì)算程序

導(dǎo)致震災(zāi)發(fā)生后發(fā)布的緊急地震速報(bào)信息不準(zhǔn)確的主要原因是，緊急地震速報(bào)的計(jì)算程序在活躍的余震活動(dòng)中，不能將同時(shí)發(fā)生的多個(gè)地震，分別作為各個(gè)地震，進(jìn)行準(zhǔn)確的區(qū)分處理(圖3)。像這樣幾乎同時(shí)發(fā)生多個(gè)地震時(shí)，有時(shí)計(jì)算程序就會(huì)把它作為一個(gè)地震進(jìn)行處理，震源推斷便會(huì)產(chǎn)生誤差。

要準(zhǔn)確區(qū)分多個(gè)地震進(jìn)行處理，目前的技術(shù)和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)還達(dá)不到。但減少錯(cuò)誤處理次數(shù)還是可以的。目前，我們對(duì)處理程序進(jìn)行了以下改進(jìn)。

2.2.1改變判定為一個(gè)地震的觀測(cè)點(diǎn)范圍

在緊急地震速報(bào)的計(jì)算程序中，以往是在距最先捕捉到地震波的觀測(cè)點(diǎn)半徑350 km以內(nèi)的觀測(cè)點(diǎn)(圖4a)捕捉到的觀測(cè)數(shù)據(jù)，都認(rèn)為大概屬于同一個(gè)地震。但是，為了減少把多個(gè)地震視為同一地震的頻次，從2011年3月16日起，將其范圍修改縮小為半徑150 km以內(nèi)(圖4b)。

2.2.2把小地震從計(jì)算對(duì)象中排除

為了減少把多個(gè)地震作為一個(gè)地震處理的頻次，把小地震從計(jì)算對(duì)象中排除，不作為緊急地震速報(bào)(預(yù)報(bào))的發(fā)布對(duì)象。這一修改從2011年8月11日起實(shí)施。

圖3把多個(gè)地震推斷為一個(gè)地震的圖像。(a)在A1、A2、B1、B2觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到了地震波(〇內(nèi)的數(shù)字為觀測(cè)到地震波的順序。為了便于理解，這里把4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)視為同時(shí)觀測(cè)到地震波)。(b)接下來(lái)是在A3、A4和B3、B4觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到了地震波(關(guān)于觀測(cè)到地震波的計(jì)時(shí)，與圖1相同，4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)幾乎同時(shí)觀測(cè)到地震波)。(c)實(shí)際發(fā)生的地震是在兩個(gè)同心圓中心的×A、×B的地方發(fā)生的。但是，緊急地震速報(bào)的處理程序不是按A、B，而是把A1-A4、B1-B4的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為一個(gè)地震的數(shù)據(jù)合在一起處理了，大圓的中心×C是錯(cuò)誤地推斷出的震源

圖5給出了這樣修改的改進(jìn)效果。

2011年4月12日，同時(shí)發(fā)生了福島縣濱通地震(M2.8，烈度Ⅰ以上沒(méi)有觀測(cè))和千葉縣東方近海地震(M6.3，觀測(cè)到最大烈度Ⅴ弱)，將它們作為同一個(gè)地震進(jìn)行處理的結(jié)果是地震規(guī)模判定過(guò)大，并在大范圍發(fā)布了緊急地震速報(bào)(警報(bào))。通過(guò)修改，可以識(shí)別為兩個(gè)地震，對(duì)千葉縣東方近海地震發(fā)布了準(zhǔn)確的緊急地震速報(bào)(警報(bào))。

3 結(jié)束語(yǔ)

除了上述兩種對(duì)策以外，為了提高對(duì)海溝型地震等的緊急地震速報(bào)的精度，我們正在以東日本太平洋沿岸為中心的50個(gè)地方增設(shè)新的地震儀。今后還將繼續(xù)實(shí)施，以提高緊急地震速報(bào)的精度，但在地震活動(dòng)激烈的狀態(tài)下，有時(shí)還不能發(fā)布準(zhǔn)確的緊急地震速報(bào)。不過(guò)，還是希望通過(guò)發(fā)布緊急地震速報(bào)，讓人們知道發(fā)生了什么地震，以便及時(shí)采取防備行動(dòng)。

圖4 判定為一個(gè)地震的觀測(cè)點(diǎn)范圍的變更(以新瀉廣神地震為例)

圖5 通過(guò)從處理對(duì)象中排除小地震的修改，提高緊急地震速報(bào)精度的實(shí)例

在發(fā)布緊急地震速報(bào)方面，除了當(dāng)多個(gè)地震同時(shí)發(fā)生時(shí)，不能發(fā)布準(zhǔn)確的信息外，還有以下一些技術(shù)方面的局限。

(1) 警報(bào)發(fā)布之后到強(qiáng)烈晃動(dòng)到來(lái)之間的時(shí)間，最長(zhǎng)也就是極短的十幾秒到幾十秒，在震源附近的地區(qū)，速報(bào)是來(lái)不及的。

(2) 由于只是利用極短時(shí)間的數(shù)據(jù)發(fā)布信息，所以估算的烈度會(huì)有±1級(jí)左右的誤差。

(3) 在使用一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的階段，有可能會(huì)把地震以外的晃動(dòng)(雷、事故等)誤判為地震，進(jìn)行識(shí)別并發(fā)布信息。

(4) 8級(jí)以上特大地震的地震斷層面的錯(cuò)動(dòng)破裂從開(kāi)始到結(jié)束，需要幾十秒或1分鐘以上。在這種地震中還不能在短時(shí)間內(nèi)推斷出震源區(qū)的范圍和震級(jí)。

氣象廳為了更好地應(yīng)用緊急地震速報(bào)，正在更加努力地廣為宣傳。

譯自: 地震本部ニュース.2012年11月號(hào): 4-5

原題： 東日本大震災(zāi)後の緊急地震速報(bào)の課題と対策