為了“跑贏”地震波，這些國(guó)家有多努力

徐余恒　薛亮

近來，世界各地破壞性地震頻發(fā)。2022年，全球共發(fā)生6.0級(jí)及以上地震112次，其中6.0—6.9級(jí)105次，7.0—7.9級(jí)7次；我國(guó)發(fā)生3.0級(jí)及以上地震726次，其中5.0—5.9級(jí)43次，6.0級(jí)及以上10次。人們的目光再一次投向?qū)Φ卣鸬念A(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，如果社會(huì)公眾能夠理解其面臨的風(fēng)險(xiǎn)，并采取積極防御措施，地震影響就能顯著減小。地震監(jiān)測(cè)為地震的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)提供重要觀測(cè)資料，其基本形式是從連續(xù)的地震波形中提取基本的地震信息（時(shí)間、位置和震級(jí)），從而產(chǎn)生地震目錄。本文梳理了美國(guó)、日本、韓國(guó)、英國(guó)這些國(guó)家的地震監(jiān)測(cè)信息，以供參考。

美國(guó)計(jì)劃構(gòu)筑7000余個(gè)觀測(cè)臺(tái)，在地震易發(fā)城市高密度覆蓋

在美國(guó)，監(jiān)測(cè)、研究地震依賴于美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS），其成立于1879年，在地震監(jiān)測(cè)方面主要負(fù)責(zé)美國(guó)本土及全球范圍內(nèi)地震臺(tái)站的安裝、運(yùn)行及維護(hù)，提供在線快速地震信息服務(wù)，包括地震速報(bào)、地震動(dòng)圖、地震影響評(píng)估等。

USGS分別于1996、2002、2008、2014、2018年發(fā)布了美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)期地震災(zāi)害模型，并計(jì)劃于2023年年內(nèi)發(fā)布最新版本。該模型以地震危險(xiǎn)性曲線的形式呈現(xiàn)，2018年版（見下圖）對(duì)地震災(zāi)害進(jìn)行了科學(xué)評(píng)估，描繪了50年內(nèi)超過2%、5%和10%的地面運(yùn)動(dòng)概率，并納入有關(guān)地震地面震動(dòng)、地震活動(dòng)性和深層沉積盆地放大效應(yīng)的新發(fā)現(xiàn)，預(yù)測(cè)了美國(guó)本土各類型地震引發(fā)地面震動(dòng)的可能性，調(diào)整了建筑規(guī)范、保險(xiǎn)費(fèi)率結(jié)構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和其他公共政策等地震相關(guān)規(guī)定。

2000年，美國(guó)國(guó)會(huì)頒布《國(guó)家地震減災(zāi)計(jì)劃》再授權(quán)法案，并成立了美國(guó)國(guó)家現(xiàn)代地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（Advanced National Seismic System，ANSS）。基于美國(guó)聯(lián)邦政府、州政府和學(xué)術(shù)界的合作，ANSS采用現(xiàn)代監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)，提供準(zhǔn)確、及時(shí)的有關(guān)地震的數(shù)據(jù)和信息，包括地震對(duì)建筑物和結(jié)構(gòu)的影響、現(xiàn)代化的檢測(cè)技術(shù)和方法。ANSS計(jì)劃在全國(guó)建立7000余個(gè)地震觀測(cè)臺(tái)，為全國(guó)所有受地震災(zāi)害影響的地區(qū)提供服務(wù)，并在地震易發(fā)的26個(gè)城市實(shí)現(xiàn)高密度覆蓋。ANSS提供全天24小時(shí)服務(wù)，致力于快速確定世界范圍內(nèi)所有5.0級(jí)及以上重大地震的位置和大小，并通過國(guó)內(nèi)地震通知服務(wù)系統(tǒng)為個(gè)人提供實(shí)時(shí)的地震應(yīng)急響應(yīng)信息，為工程師提供關(guān)于建筑物和場(chǎng)地響應(yīng)的信息，為科學(xué)家提供用于研究地震破裂過程、結(jié)構(gòu)和地球動(dòng)力學(xué)方面的高質(zhì)量數(shù)據(jù)。

ANSS提供的產(chǎn)品有：①余震預(yù)報(bào)，美國(guó)發(fā)生重大地震后一定期間內(nèi)發(fā)生余震活動(dòng)的可能性；②地震目錄數(shù)據(jù)，在線搜索、下載信息及技術(shù)細(xì)節(jié)；③地震摘要海報(bào)，發(fā)生重大地震后迅速制作的圖像和文字海報(bào)；④“你感覺到了嗎？”，國(guó)民可報(bào)告自身地震經(jīng)歷并查看震動(dòng)報(bào)告地圖；⑤Web服務(wù)，通過短信、電子郵件、手機(jī)推送等方式實(shí)時(shí)發(fā)布地震信息；⑥地面破壞，預(yù)估全球重大地震造成的滑坡和液化危險(xiǎn)；⑦最新地震，地震發(fā)生后幾分鐘內(nèi)在線提供地圖和時(shí)間信息；⑧PAGER，提供全球重大地震后的死亡人數(shù)和經(jīng)濟(jì)損失影響預(yù)估；⑨ShakeAlert，地震預(yù)警系統(tǒng)；⑩ShakeMap，提供震后近乎實(shí)時(shí)的地面運(yùn)動(dòng)和震動(dòng)強(qiáng)度地圖； ShakeCast，地震動(dòng)圖ShakeMap發(fā)布系統(tǒng)。

日本在全國(guó)各地密織地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，并將監(jiān)測(cè)點(diǎn)延伸至海底區(qū)域

日本是地震多發(fā)國(guó)家，據(jù)日本內(nèi)閣府披露的防災(zāi)信息，每年全球震級(jí)（按日本氣象廳震級(jí)計(jì)算）達(dá)到6.0級(jí)以上的地震約有兩成發(fā)生在日本境內(nèi)。日本從北海道到九州存在著2000余處斷層帶，其中多個(gè)斷層被研究人員指出在不久的將來可能會(huì)引發(fā)大地震。因此，日本在注重做好地震防災(zāi)減災(zāi)預(yù)案的同時(shí)，也在全國(guó)各地密布裝備地震儀等設(shè)備的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，采取24小時(shí)不間斷的機(jī)制密切監(jiān)視震情發(fā)展。

日本地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)分為地面和海底。地面地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)除了裝備地震儀來監(jiān)測(cè)地震運(yùn)動(dòng)外，還裝備測(cè)斜儀、應(yīng)變儀和GPS位移計(jì)來監(jiān)測(cè)地殼緩慢運(yùn)動(dòng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)常被用于分析地下結(jié)構(gòu)。地震儀一般安裝于地表或地下井中。為了預(yù)防震后停電和失聯(lián)，多數(shù)配備蓄電池裝備和衛(wèi)星通訊裝備。海底地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)通常裝備地震儀、水壓計(jì)、水下聽音器、精密溫度計(jì)和磁強(qiáng)計(jì)等，海底電纜式地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也被兼用于監(jiān)測(cè)海嘯。

日本地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)主要由日本國(guó)家公共機(jī)構(gòu)設(shè)立，此外，一些地方政府、大學(xué)和企業(yè)也設(shè)立了地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)。對(duì)于公共機(jī)構(gòu)而言，設(shè)立地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要目的是掌握震中位置和地震規(guī)模、實(shí)時(shí)處理監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并用于緊急地震速報(bào)等地震預(yù)警系統(tǒng)、實(shí)時(shí)估算受災(zāi)規(guī)模和評(píng)估受災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等。例如由東京都及周邊地方政府共同建立的、由東京大學(xué)負(fù)責(zé)管理服務(wù)器的首都圈強(qiáng)震綜合網(wǎng)（SK-net），東京瓦斯株式會(huì)社建立的超高密度實(shí)時(shí)地震防災(zāi)系統(tǒng)“SUPREME”等，均用于估算地震發(fā)生后的受災(zāi)規(guī)模。

日本公共機(jī)構(gòu)建立的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)主要包括：日本氣象廳聯(lián)合各相關(guān)機(jī)構(gòu)在日本全國(guó)設(shè)置的地震和海嘯監(jiān)測(cè)網(wǎng)；日本防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所在一些特定區(qū)域建立的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)，包括陸海綜合地震海嘯火山監(jiān)測(cè)網(wǎng)（MOWLAS）、日本海溝海底地震海嘯監(jiān)測(cè)網(wǎng)（S-net）、首都圈地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)（MeSO-net）等；日本海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)在相模灣初島海域、高知縣室戶岬海域、釧路和十勝海域建立的海底地震綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；日本港灣機(jī)場(chǎng)技術(shù)研究所在日本全國(guó)60余處港灣建立的港灣地區(qū)強(qiáng)震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。此外，日本還通過防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所等機(jī)構(gòu)在印度尼西亞、菲律賓、斐濟(jì)、湯加等境外建立了國(guó)際合作的地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

以日本氣象廳為例，其在日本各地建立了分布廣泛的震級(jí)、地震和海嘯監(jiān)測(cè)網(wǎng)，并在日本南海海槽周邊建立了地殼應(yīng)變監(jiān)測(cè)網(wǎng)。其中，震級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)包括日本氣象廳在約700處設(shè)置的震度計(jì)以及日本地方政府和防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所在約3700處設(shè)置的震度計(jì)，用于統(tǒng)一發(fā)布地震信息；地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)包括日本氣象廳建立的約300處地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所、海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)和大學(xué)建立的約1500處地震監(jiān)測(cè)點(diǎn)，配備加速度和速度傳感器等裝置，對(duì)地震相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析處理和傳送。日本氣象廳在長(zhǎng)野縣長(zhǎng)野市松代町設(shè)置的松代地震觀測(cè)所是日本最大的地震監(jiān)測(cè)設(shè)施，自2016年4月1日起不再常駐工作人員，其設(shè)施和監(jiān)測(cè)設(shè)備的維護(hù)管理由設(shè)在長(zhǎng)野地方氣象臺(tái)內(nèi)的松代地震觀測(cè)所聯(lián)絡(luò)事務(wù)所負(fù)責(zé)。

韓國(guó)與中、日共享地震數(shù)據(jù)庫，利用地震速報(bào)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)布預(yù)警

韓國(guó)氣象廳氣象數(shù)據(jù)開放門戶顯示，2016年韓國(guó)慶尚北道慶州市發(fā)生5.8級(jí)地震，2017年韓國(guó)慶尚北道浦項(xiàng)市發(fā)生5.4級(jí)地震。作為負(fù)責(zé)地震、海嘯和火山事務(wù)的中央管理機(jī)構(gòu)，韓國(guó)氣象廳制定并實(shí)施與地震、海嘯和火山觀測(cè)、分析和通報(bào)相關(guān)的重大政策。其利用防災(zāi)天氣觀測(cè)系統(tǒng)（AWS）進(jìn)行自動(dòng)化地面觀測(cè)，以預(yù)防地震、臺(tái)風(fēng)、洪水、干旱等自然災(zāi)害。

韓國(guó)氣象廳在全國(guó)共設(shè)立297個(gè)地震觀測(cè)站，利用郁陵島超聲波海嘯波預(yù)測(cè)系統(tǒng)、沿海防災(zāi)觀測(cè)系統(tǒng)以及韓國(guó)海洋調(diào)查院的潮位觀測(cè)站來觀測(cè)海嘯。在江原道鐵原郡、楊口郡設(shè)立了公共聲波觀測(cè)所，用于觀測(cè)長(zhǎng)白山火山噴發(fā)和大規(guī)模人工地震情況。為及時(shí)觀測(cè)并準(zhǔn)確分析周邊海域發(fā)生的地震、海嘯，韓國(guó)與日本和中國(guó)共享地震觀測(cè)數(shù)據(jù)。此外，韓國(guó)氣象廳正在打造“地震海嘯數(shù)據(jù)庫”，以預(yù)測(cè)發(fā)生在朝鮮半島周邊海域（包括東海、西海和南海）的地震、海嘯是否會(huì)入侵韓國(guó)，并預(yù)測(cè)到達(dá)時(shí)間和地點(diǎn)。若朝鮮半島周邊海域發(fā)生大規(guī)模地震，將地震發(fā)生位置及規(guī)模輸入“地震海嘯數(shù)據(jù)庫”，即可計(jì)算出韓國(guó)海岸各主要地區(qū)的地震、海嘯預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間和海嘯波。

韓國(guó)地震預(yù)警方法利用了P波的傳播速度約為S波的1.73倍的特性，在境內(nèi)預(yù)計(jì)發(fā)生5.0級(jí)以上地震，或海外將發(fā)生對(duì)韓國(guó)造成重大影響的地震時(shí)，利用地震速報(bào)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)布地震預(yù)警。地震速報(bào)系統(tǒng)自動(dòng)分析的信息以快速信息（地震震級(jí)、地震速報(bào)）的形式發(fā)布，并附加詳細(xì)地震信息（發(fā)生時(shí)間、發(fā)生地點(diǎn)、預(yù)計(jì)規(guī)模等），使人們能夠獲得最長(zhǎng)的疏散時(shí)間。

除政府部門外，一些研究機(jī)構(gòu)也設(shè)立了地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)并進(jìn)行相關(guān)研究。以韓國(guó)地質(zhì)資源研究院為例，其成立于1918年，下設(shè)國(guó)家空間地質(zhì)研究部、礦產(chǎn)資源研究部、地質(zhì)災(zāi)害研究部等數(shù)個(gè)部門。其中地質(zhì)災(zāi)害研究部下設(shè)地震研究中心，對(duì)朝鮮半島及周邊地區(qū)的自然地震和人工地震活動(dòng)進(jìn)行觀測(cè)和分析，重點(diǎn)開展地震特征監(jiān)測(cè)、地震災(zāi)害評(píng)估及減災(zāi)研究。主要研究成果有：①基于地震動(dòng)數(shù)值模擬的韓國(guó)東南地區(qū)地震危險(xiǎn)性分析技術(shù)；②地震災(zāi)害快速響應(yīng)混合預(yù)警系統(tǒng)；③地震震中、震源、震級(jí)及波及范圍的快速評(píng)估技術(shù)；④建設(shè)高密度觀測(cè)網(wǎng)，地震波識(shí)別與微震精準(zhǔn)定位技術(shù)；⑤開發(fā)國(guó)家綜合地震網(wǎng)絡(luò)（KISS），分析朝鮮半島地震活動(dòng)及震源特征；⑥作為CTBTO（全面禁止核試驗(yàn)條約組織籌備委員會(huì)）成員國(guó)，監(jiān)測(cè)周邊國(guó)家核試驗(yàn)與安全局勢(shì)；⑦建立地震專家數(shù)據(jù)開放平臺(tái)等。

英國(guó)破壞性地震相對(duì)罕見，地震危險(xiǎn)性總體較低

由于地理位置因素，英國(guó)的特點(diǎn)是地震活動(dòng)水平較低，破壞性地震相對(duì)罕見。

英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（BGS）由英國(guó)政府于1835年出資建造，是全球首個(gè)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局。BGS地震學(xué)小組是英國(guó)國(guó)家地震監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)。其在英國(guó)各地運(yùn)營(yíng)傳感器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)測(cè)英國(guó)和海外地震、收錄地震信息和數(shù)據(jù)、發(fā)布地震活動(dòng)公告、調(diào)查地震活動(dòng)的性質(zhì)和分布及其驅(qū)動(dòng)力，并利用地震產(chǎn)生的地震波對(duì)地球內(nèi)部進(jìn)行成像并開發(fā)地球結(jié)構(gòu)模型。

BGS發(fā)布了2020年國(guó)家地震災(zāi)害模型，該模型由兩部分組成：一部分為地震發(fā)生的空間和時(shí)間特征（即發(fā)生地點(diǎn)和發(fā)生頻率），另一部分為未來潛在地震可能引起的地面震動(dòng)特征。所得的地震災(zāi)害圖證實(shí)英國(guó)的地震危險(xiǎn)性總體較低，但威爾士和英格蘭中北部等地區(qū)的危險(xiǎn)性稍高。

［作者單位：上海圖書館（上海科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所）］