通過Napa地震探析美國的地震應(yīng)急＊

王亞麗

（中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045）

1 Napa地震概況

美國舊金山當(dāng)?shù)貢r(shí)間2014年8月24日3：20，在加利福尼亞州舊金山北灣 Napa發(fā)生MW6.1地震，震中位于（38.238°N，122.348°W），距離Napa市中心西南方向8km，震源深度約為8.5km（圖1）。此次地震是該地區(qū)25年來最大的一次地震。

該地震發(fā)生在西Napa斷裂，“加州地震破裂預(yù)測第二版”（UCERF 2）［1］對(duì)該地區(qū)未來30年發(fā)生M≥6.7地震的概率預(yù)測低于1%。Napa地震地表破裂具有十分顯著的方向性，烈度圖長軸方向?yàn)镹W向，其他方向烈度衰減迅速，余震活動(dòng)較弱。

地震造成地表破裂從南部的Cuttings Wharf到北部Napa市的Alston Park，總長度約15km［2］。此次地震有感范圍較大，造成1人死亡，100多人受傷，4處房屋嚴(yán)重?fù)p壞，120處水管破裂，50處火情，42 000個(gè)家庭電力中斷，經(jīng)濟(jì)損失超過1億美元［3］。

圖1 Napa地震震中位置及預(yù)警時(shí)間分布

2 地震預(yù)警系統(tǒng)

由USGS主持，加州大學(xué)伯克利分校、加州理工學(xué)院、華盛頓大學(xué)和貝蒂－摩爾基金會(huì)等多家單位聯(lián)合資助研究的地震預(yù)警系統(tǒng)，在8月24日的Napa 6.1級(jí)地震中成功發(fā)布了預(yù)警信號(hào)（圖1）。

預(yù)警系統(tǒng)在S波到達(dá)加州大學(xué)伯克利分校的地震實(shí)驗(yàn)室前提前5s發(fā)出了預(yù)警；舊金山提前8s發(fā)出預(yù)警；圣荷西提前12s發(fā)出預(yù)警［4］。

美國的地震預(yù)警系統(tǒng)遠(yuǎn)沒有日本那么先進(jìn)，地震預(yù)警發(fā)出后，24日上午，加州城際火車Caltrain停運(yùn)，一度造成交通中斷，但民眾持Caltrain車票可以直接改乘公交車，公共交通秩序很快實(shí)現(xiàn)正常化。

3 震后應(yīng)急響應(yīng)

3.1 DYFI系統(tǒng)

DYFI（Did You Feel It？的縮寫，你那有震感嗎）是USGS開發(fā)的供公眾在線報(bào)告震感的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供一套詳細(xì)的表格，從如下幾個(gè)方面詳細(xì)地詢問受訪者所在地的振動(dòng)狀況：①受訪者經(jīng)歷地震時(shí)的狀態(tài)（是否有震感、當(dāng)時(shí)身體狀況、是否在睡覺、周圍其他人有無感覺等）；②對(duì)振動(dòng)的描述（晃動(dòng)的強(qiáng)度、晃動(dòng)持續(xù)時(shí)間、當(dāng)時(shí)的感受、做出何種反應(yīng)，以及是否站立或行走困難等）；③地震的影響（自由懸掛的物體是否晃動(dòng)、是否有聲音、架子上的物體狀態(tài)、墻上相框類物品的狀態(tài)、家具的狀態(tài)、大件家具的狀態(tài)、墻和柵欄的狀態(tài)等）；④建筑物受損狀況；以及其他補(bǔ)充說明［5］。地震當(dāng)天累計(jì)超過8萬民眾在線提交了調(diào)查表。

系統(tǒng)根據(jù)在線采集的數(shù)據(jù)，快速繪制民眾報(bào)告的地震烈度及其分布（圖2）。

圖2 DYFI烈度調(diào)查結(jié)果

3.2 PAGER——全球震后快速評(píng)估系統(tǒng)

PAGER（Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response）通過對(duì)比人口分布和地面振動(dòng)的強(qiáng)度，對(duì)地震可能造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失進(jìn)行快速估算，并據(jù)此做出地震應(yīng)急響應(yīng)。

過去USGS主要依賴地震學(xué)家的經(jīng)驗(yàn)和直覺對(duì)地震的損失進(jìn)行估計(jì)。為了提高評(píng)估的精度，USGS開發(fā)了PAGER系統(tǒng)，估算的結(jié)果使用4種顏色進(jìn)行編碼（表1）。

表1 警報(bào)分級(jí)及其顏色

除了直接的警告提示之外，PAGER提供非常重要的補(bǔ)充信息，包括該區(qū)域主要的易損建筑，該區(qū)歷史地震造成的人員死亡情況，潛在的次生災(zāi)害情況，如滑坡、海嘯和沙土液化等。但該系統(tǒng)并不對(duì)次生災(zāi)害造成的損失進(jìn)行評(píng)估。

PAGER通常在中強(qiáng)地震后30分鐘內(nèi)產(chǎn)出計(jì)算結(jié)果，一般在確定了地震的位置和震級(jí)后很快就發(fā)布評(píng)估結(jié)果。但開始的數(shù)分鐘或數(shù)小時(shí)內(nèi)的結(jié)果可能存在很大的不確定性。PAGER是一個(gè)交互系統(tǒng)，隨著后續(xù)信息的輸入，會(huì)產(chǎn)出精度夠高的結(jié)果，必要時(shí)更改警報(bào)級(jí)別。所有的警報(bào)內(nèi)容均由系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)布在 USGS的網(wǎng)站上（圖3）［6－7］。用戶需要不斷地尋求最新版本的PAGER結(jié)果。

圖3 震后4天＋4小時(shí)PAGER系統(tǒng)發(fā)布的估算結(jié)果

3.3 發(fā)布余震概率報(bào)告

由加州大學(xué)伯克利分校和USGS共同運(yùn)轉(zhuǎn)的北加州地震系統(tǒng)（NCSS）每隔6小時(shí)發(fā)布一次未來7天余震發(fā)震概率，包括≥5級(jí)的余震、超過主震強(qiáng)度的地震，以及3～5級(jí)小地震的發(fā)震概率［4］。

4 地震科考和研究工作

Napa地震發(fā)生之后，USGS、加州地質(zhì)調(diào)查局、加州大學(xué)伯克利分校、加州大學(xué)戴維斯分校以及NASA JPL等多家政府機(jī)關(guān)和科研機(jī)構(gòu)，到地震現(xiàn)場進(jìn)行地表破裂調(diào)查、基礎(chǔ)設(shè)施震害評(píng)定、地震烈度調(diào)查、GPS以及其他地球物理場的觀測。各研究機(jī)構(gòu)之間開展合作研究，并建設(shè)信息共享平臺(tái)Clearinghouse，在該平臺(tái)分享野外科學(xué)考察的成果［8］。

各研究機(jī)構(gòu)定期召開Napa地震專題研討會(huì)，從地震破裂過程、地表形變、發(fā)震斷層模擬、余震分布等多角度對(duì)Napa地震開展系統(tǒng)深入的研究工作。

5 總結(jié)

由于此次地震的震中位置處于Napa葡萄莊園，建筑物非常稀少，加上美國的建筑多為抗震性能較好的木質(zhì)結(jié)構(gòu)，此次地震僅造成少數(shù)房屋受損，沒有嚴(yán)重的人員傷亡。但美國政府機(jī)關(guān)、科研機(jī)構(gòu)及其民眾對(duì)地震的應(yīng)急響應(yīng)卻有不少值得一提的地方：

（1）成功發(fā)布地震預(yù)警信號(hào)，使得尚處在實(shí)驗(yàn)階段的加州地震預(yù)警系統(tǒng)得到了一次成功的案例。預(yù)警系統(tǒng)在減少損失方面發(fā)揮了部分作用，及時(shí)關(guān)閉公共設(shè)施，減少地震誘發(fā)的災(zāi)害。

（2）DYFI系統(tǒng)利用民眾報(bào)告的信息快速確定地震烈度，以及在此基礎(chǔ)上PAGER對(duì)死亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失做出的快速估算，為地震應(yīng)急警報(bào)提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

（3）信息整合度高，從信息的采集、計(jì)算到警報(bào)發(fā)布，均實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，效率很高。

（4）科研工作中提供了統(tǒng)一的資源共享平臺(tái)，減少重復(fù)性研究工作，提高了效率。

致謝

Napa地震發(fā)生當(dāng)天，本人同USGS的Walter Mooney教授以及中國地震局地球物理研究所碩士研究生陳思文同學(xué)赴Napa地震現(xiàn)場進(jìn)行地震烈度考察，這一經(jīng)歷使本人對(duì)美國的地震應(yīng)急工作流程有了較為深刻的理解，在此對(duì)二位一并表示感謝。與USGS門洛帕克科學(xué)中心的David Oppenheimer教授以及USGS帕薩迪納Douglas D.Given教授（地震預(yù)警系統(tǒng)協(xié)調(diào)人）進(jìn)行了細(xì)致的探討。感謝David Oppenheimer教授對(duì)于DYFI系統(tǒng)的詳盡解答，以及Douglas D.Given教授關(guān)于美國地震預(yù)警系統(tǒng)的介紹。

［1］2007Working Group on California Earthquake Probabilities.The Uniform California Earthquake Rupture Forecast，Version 2（UCERF 2）.（2008－04－14）［2015－01－25］.http：∥pubs.usgs.gov／of／2007／1437／

［2］Dawson T，Kelson K，Wesling J，et al.Surface fault rupture associated with the M6.0south Napa earthquake of August 24，2014.（2014－09－15）［2015－01－25］.http：∥www.geerassociation.org／GEER＿Post%20EQ%20Reports／SouthNapa＿2014／Section%203.pdf

［3］Dawson T.Seismological and geological observations associated with the M6.0south Napa earthquake.California Geological Survey.（2014－09－16）［2015－01－25］.http：∥www.eqclearinghouse.org／2014－08－24－south－napa／files／2014／08／2－Napa－EQ－EERI－PEER－Briefing＿Dawson－2014＿09＿15.pdf

［4］Aagaard B.M6.0south Napa earthquake USGS real－time products.September 4，2014，USGS.［2015－01－25］.http：∥www.cisn.org／advisory／meeting.2014.10.10／CISN＿Adv＿2014＿Oppen＿Napa.pdf

［5］USGS.［2015－01－25］.http：∥earthquake.usgs.gov／earthquakes／eventpage／nc72282711＃impact＿dyfi

［6］USGS.PAGER—Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response.［2015－01－25］.http：∥earthquake.usgs.gov／earthquakes／pager／

［7］Wald D J，Jaiswal K S，Marano KD，et al.PAGER—Rapid assessment of an earthquake’s impact：U.S.Geological Survey Fact Sheet 2010－3036.2010，Revised November，2011

［8］South Napa，USA Earthquake Clearinghouse.［2015－01－25］.http：∥www.eqclearinghouse.org／2014－08－24－south－napa／