日本提高紧急地震速报的预测精度及缩短提供速报时间的对策＊

下山利浩

(日本气象厅地震火山部)

日本提高紧急地震速报的预测精度及缩短提供速报时间的对策＊

下山利浩

(日本气象厅地震火山部)

日本从2007年10月开始,正式向全社会提供紧急地震速报已有2年。紧急地震速报的目的是通过计算机自动处理,以地震刚发生后的很少观测数据为基础,推断地震发生地点和规模,在各地开始强烈晃动之前,向社会报告预测的晃动强度和达到时间。气象厅为了有效地利用紧急地震速报,在大力宣传报道紧急地震速报的结构和利用体会等知识的同时,还在努力推进提高预测精度和缩短提供速报的时间等方面的对策。本文将介绍2009年8月开始实施的提高预测精度、缩短提供时间所采取的措施。

1 紧急地震速报技术

紧急地震速报技术大体有两大支柱。一是迅速捕捉地震的发生,推断出地震发生的地点及其规模(震级);二是根据推断的地震发生的地点和规模,预测晃动的程度(烈度)和到达时间。紧急地震速报必须在捕捉到地震发生之初,根据很少的数据做出判断并迅速对两个方面做出处理。随着近年来信息通讯技术的发展和计算机性能的提高等环境的不断完善,同时还通过开发运用很少观测数据推断地震发生地点和规模的新手段,终于实现了紧急地震速报。紧急地震速报结构图如图1所示。

2 提高预测精度、缩短提供时间的措施

气象厅为了提高紧急地震速报的预测精度,采取了强化观测点和改进观测数据处理方法等各种措施。作为其中的一环,从2009年8月3日起,开始实施以下两项措施:

(1)新设置观测点在紧急地震速报中的应用;

(2)使用修改后的震级推定公式。

这些措施的目的都是为了提高紧急地震速报技术中的一个支柱,即迅速捕捉地震的发生,推断出地震发生的地点和规模(震级)的精度。

3 新设置观测点在紧急地震速报中的应用

现已有2008年建设完善的东海、东南海近海电缆式海底地震观测系统——东南海OBS(Ocean Bottom Seismograph,海底地震仪)的5个观测点及岛屿上的2个观测点的观测数据开始应用于紧急地震速报(图2)。

通过利用这些新观测点的数据,对新设观测点周围发生的地震,缩短了检测地震的时间,发布紧急地震速报的时间将会提前。

例如,针对2004年9月5日9时7分发生的纪伊半岛近海地震(震级7.1,最大烈度Ⅴ度弱)进行了模拟实验,看采用东南海OBS系统后,会比没有采用电视和收音机上发布紧急地震速报的发布时间快多少,其结果如图3所示。

图1 紧急地震速报结构图

图2 紧急地震速报采用的气象厅观测点()和新开始采用的观测点()

图3 采用东南海OBS前警报的持续时间(a)和采用东南海OBS后警报的持续时间(b)。震中数字为持续时间(s)。黑线为持续时间的等值线。0秒的内侧(红影部分)表示没有持续时间的地区

若应用东南海OBS观测数据,为了更早的检测到地震,紧急地震速报不合适范围(红色圆中)将变小,另外,在合适时间范围内,摇晃到来时间之前的延缓时间增长。例如,观测到烈度Ⅴ度弱的和歌山新宫市从5.4s的延缓时间变成14.0s。

4 使用修改后的震级推定公式

紧急地震速报中的震级推断,有只根据最先到达的地震P波推断的方法和根据包含后到的S波在内的数据进行推断的方法。

这次,气象厅对只根据最先到达的地震P波推断震级的方法进行了重新评估,开始采用修改后的震级推断式。这是由于人们认为,以往的推断式对于规模大的地震,有推断出的震级往往比实际小的倾向。所以,就修改了这一问题。这次修改是根据气象厅召开的由专家组成的紧急地震速报评估和改进研讨会以及该会的技术部门的研究结果进行的。

采用这个修改公式,可使P波阶段的震级推断更标准,能在早期阶段准确把握大地震的规模,从而迅速发布警报。

例如,2008年7月24日岩手县沿海北部地震(M6.8,最大烈度Ⅵ度弱)。模拟结果如图4所示。应用以前的公式,这次地震是从探知地震20.8s后发布警报的,而应用改正后的公式后,在4.4s后即可发布警报。若是在以前,要在岩手县全县发布警报是来不及的,但经过这次改进,将会提高早期阶段的震级推断精度,估计会赢得在全县发布警报的延缓时间。

图4 应用修改式前警报的持续时间(a)和应用修改式估计的发布警报的持续时间(b)。震中数字为持续时间(s)。黑线为持续时间的等值线。0s的内侧(红影部分)表示没有持续时间的地区

5 结束语

紧急地震速报的处理是根据气象厅和财团法人铁道技术综合研究所共同研究的结果,由气象厅开发的处理系统和以独立行政法人防灾科学技术研究所为核心开发的处理系统组合而成的。这里所说的提高精度的技术适用于气象厅开发的处理系统。两个处理系统分别使用不同观测网的数据。具体地说,就是气象厅开发的处理系统使用的是气象厅观测网的数据,防灾科研所开发的处理系统使用的是防灾科研所的高灵敏度地震观测网(Hi-net)的数据。而在2009年10月开始使用的气象厅的新系统中,两个观测网的数据均可用于双方的处理系统。由此,气象厅的西南各岛等岛屿的观测网和Hi-net的内陆高密度观测网相结合,将有望提高紧急地震速报的精度。目前,正在对联合处理进行评估。

本文介绍的改进措施是关于“迅速捕捉地震、推断地震发生地点及其规模”技术的对策。气象厅为了更加有效地利用紧急地震速报,包括另一大支柱“根据推断地震的地点和规模,预测晃动的程度(烈度)和达到时间”的技术改进在内,今后还将进行各种有关提高紧急地震速报精度方面的研究。

(原图均为彩图)

译自:地震本部ニユース.2010年1月号.第2卷第9号:10-11

原题:緊急地震速報の予測精度向上と提供時間短縮への取組

(北京市地震局 彭 岩 译;卢振恒 校)

(译者电子信箱,彭 岩:pybj1201@yahoo.com.cn)

P315;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.003

2010-06-12。