PAGER——地震影响的快速评估（USGS情况说明书第2010-3036号）＊

PAGER
——地震影响的快速评估（USGS情况说明书第2010-3036号）＊

引言

PAGER（为了应急响应的全球地震快速评估）是一个产出关于全世界重要地震之影响的自动化系统，它向应急响应人员、政府和救助机构以及新闻媒体提供潜在灾害的范围。PAGER通过把处于每一地震烈度水平的人口与基于全世界每个国家或地区历史地震中的经济和人员损失模型进行比较来快速评估地震影响。地震预警——原来只是基于震级和震中、或者遭受地震的人口来发布——现在也基于估计的人员伤亡和经济损失来发布。

位于科罗拉多州戈尔登的美国地质调查局的国家地震信息中心（NEIC）每年报告超过30 000次地震。其中约25次惨痛事件产生重大破坏、致伤和死亡。美国地质调查局（USGS）通常早在获得现场报告之前就能很好地探测地震。它必须快速决定对于一个潜在破坏性事件是否应当向联邦和国际机构进行预警。过去，USGS主要依靠值班地震学家的经验和直觉来估计一次地震的影响。为改善评价的准确度，USGS开发了PAGER，它是一个自动系统，用于快速估计地震动分布、严重地震动地区的人口和财产数量以及可能的伤亡和经济损失范围。估计的损失触发用适当颜色标记的警报，警报水平决定建议的响应级别：无必要响应（绿色）、地方／地区响应（黄色）、国家响应（橙色）或国际响应（红色）。

除了直接的警报通知外，PAGER还提供重要的补充信息，包括该地区易损建筑物主要类型描述的说明、历史上附近地区财产损失和任何人员死亡的报告、一份有关次生灾害（如地震引起的滑坡、海啸和沙土液化等）区域特征信息的总结。

通常在重大地震发生之后30分钟内就可以得到PAGER的结果，稍迟于地震震中和震级的确定。然而，在地震之后数分钟或数小时之内，关于地震动范围的信息是不确定的，一般在获得额外的传感器数据和报告的烈度，并和震源模型结合后得到改善。PAGER公布的估计结果的使用者应当考虑其不确定性，并寻求PAGER公布的该次地震的最新结果（见放弃声明）。

该信息可以从本网站（指USGS网站，译者注）得到，以及与附随的描述在一起的一个可印刷的、1页的报告（例如，这份关于智利破坏性地震的报告）（图1）。作为这样一个系统的基础，USGS管理着一个地震响应必须和可靠的计算与通信平台。

1 PAGER的产出过程

PAGER系统的核心是USGS已经开展了几十年的及时而准确的地震位置和震级的确定。PAGER通过为地震动图（ShakeMap）开发的方法和软件，用这些地震参数来计算对地面震动的估计。然后，通过把预测的地震动图与橡树岭国家实验室的国土扫描全球人口数据库相结合，来计算处于不同地震动水平的人口数量。最后，在不同国家损失模型（基于全球建设情况和建筑物易损性）的基础上，PAGER进行潜在人员伤亡和经济损失范围的估计。另外，如果可能的话，PAGER系统估计地震诱发滑坡的潜在风险，以及邻近地区历史地震的经济损失和人员伤亡报告，以便进行比较。

PAGER使用灾区人口和当地基础设施易损性的估计确定灾害的规模，并向应急响应人员、政府机构和媒体发布警报。PAGER是一个交互式的系统。当得到后续数据后，产生更准确的地面震动图，给出修正后的灾区人口估计，如果必要，则发布新的警报。

图1 2010年2月27日智利康塞普西翁8.8级地震市中心区结构破坏图片。对这种地震，PAGER向应急救灾组织提供帮助他们确定最需要注意地区的信息。USGS Walter Mooney摄影

2 PAGER数据处理的步骤

（1）当一个地震的震级和震源位置被确定之后，“全球地震动图”系统获取所有强地面运动数据并通过USGS“你感觉到了吗？”在线系统获取震中地区人员报告的地震烈度（图2a）。彩色圆圈代表一个城市报告的地震烈度，圆圈的大小与人口成正比。

（2）地震动图系统在地形斜率的基础上产生一个反映土壤／岩石场地特性的地面运动放大图（图2b）。该图考虑了松软土壤场地有比岩石场地遭受更强地面运动放大的趋势。

（3）当条件许可时，加入断层几何形状和尺寸（黑色矩形）的信息（图2c）。然后震动图系统利用报告的地震烈度、与场地有关的地面运动放大图和反映地面震动强度随震级、到断层距离和震源深度而变化的地震波衰减方程，产生出区域地面震动估计（黄色等值线）。

（4）然后，震动图系统把估计的地面运动转换成地震烈度图（图2d）。

（5）然后计算出每一烈度水平受影响的人口，再结合地震烈度图和国土扫描人口数据库，列出邻近城市的地震烈度和人口（图2e）。

（6）在每一地震烈度水平受影响人口的基础上，PAGER系统依据由历史地震经济损失和人员伤亡数据开发的不同国别的模型估计与震动相关的损失。

（7）依据人员伤亡和经济损失的范围确定警报的级别，由两者中较高的一个确定总的警报级别。由警报级别来决定将要主动通知哪些用户，同时，作为地震总结信息的一部分，所有PAGER内容被自动发布到USGS地震灾害项目网站的网页上，以供及时使用。

图2 PAGER数据处理的步骤

3 PAGER地震影响标度

PAGER使用了一个新的地震影响标度（EIS），它基于两个互相补充的判据。第一个判据是估计的灾害损失，该判据最适用于国内事件和那些采取了抗震措施的地区。第二个判据代表人员伤亡范围，通常更适用于全球性事件，特别是那些建筑物和基础设施易受破坏的国家。

在一次地震事件之后，由历史地震影响和相关的反应级别导出的简单阈值对通报预测的影响和所需要的响应是相当有效的，这种简单阈值用标记为绿色（很少或无影响）、黄色（区域影响和反应）、橙色（国家级影响和反应）和红色（国际响应）的警报来表征。

黄色、橙色和红色警报相应的人员伤亡阈值分别是1、100和1 000人。对于损失影响，黄色、橙色和红色警报的触发阈值是估计的损失分别达到1百万美元、1亿美元和10亿美元（见表1）。

表1 4种警报的阈值

地震警报的这一双重判据来源于如下认识，即在那些当地建筑施工常使其陷于高毁坏率和伤亡率的国家有相对较高的死亡率、受伤率和无家可归人员，正是这种影响决定着国际上的优先反应。相反，在那些建筑普遍抗震，并极大地减少了建筑物毁坏及其所导致的人员死亡的地区或国家，通常是财政和总的社会影响触发反应的级别。

由于在地面真实观测或者新闻报道之前就可以得到PAGER的计算，PAGER的信息可以作为国内以及国际地震灾害主要的警报工具。作为PAGER汇总产出的一个例子，2010年2月27日造成486人死亡的智利8.8级地震的“一个PAGER”显示基于估计的经济损失，该次地震触发红色警报级别，而基于估计的死亡人数则为橙色警报级别。

尽管PAGER使用简单而直观的颜色标记警报判据，但它保持必要的不确定性测度，这样人们就可以判断警报被高估或者低估的“可能性”。例如，若绿色或黄色警报的“可能性”相差不大，则区分两者的损失模型少有区别，使用者应当注意到警报级别中的这种不确定性。在其他情况下，各自不同的“可能性”更是指出了不同警报级别的可信度。

使用地震影响标度，PAGER的快速损失估计尽管存在不确定性，但它能用于适当地推荐警报级别并建议适用的响应方案。要求或者等待准确性高的观测结果或者损失估计会延误响应时间并增加损失。

4 进行中的PAGER开发项目

USGS正在改进PAGER系统，使其包含更复杂的损失估计方法，以便考虑更详细的代表国家下属区域变化的建筑物目录和更全面的人口特征（包括一日内不同时刻的人口流动情况），还要包含计算建筑物破坏的更好的工具。这些数据集的获取是很难的、耗时的，而且在全球的许多地区是得不到的。特别地，更详细的国家级建筑物清单是描述导致区域伤亡的主要易损性结构的关键。

了解主要破坏的“肇事者”对于地震响应、公众安全、恢复重建和长期减灾是至关重要的。在PAGER项目资助下的相关USGS开发项目包括：快速确定断层几何形状、大小和破裂特征；细化的全球地震土壤放大量分布的估计；地震动图的改进；地面运动和损失不确定性分析；绘制地震诱发滑坡和沙土液化概率图。

（本文原图均为彩图）

资料来源：http：∥earthquake.usgs.gov／research／pager／

原题：PAGER—Rapid Assessment of an Earthquake′s Impact（USGS Factsheet 2010-3036）

（中国地震局地球物理研究所 孙振凯 译；中国地震台网中心 赵仲和 校）

（译者电子信箱，孙振凯：sunzk1964＠163.com）

P315.9；

D；

10.3969／j.issn.0235-4975.2013.01.002

2012-12-19。