地震预警国家网络如何织成

地震预警在此次的“4·20”芦山地震中效果引人注目。震中地震预警台站在地震灾害还未形成前，从震中向外发送地震信息，预警系统在主震发生后第5秒发出了地震预警信息，成都市提前28秒、汶川县提前43秒、北川县提前53秒收到地震预警信息。

2013年5月28日，中国第一个具备地震预警和烈度速报能力的工程通过验收，这意味着我国地震预警技术正在迈过从研究到应用的门槛。

然而，地震预警在中国的突破，仍然面临着复杂的困境。因为存有误报、漏报、错报的风险，相应的法律、法规仍然缺位。在这一背景下，中国的地震预警能力究竟已达到何种水平？近年来又是如何提升的？本刊记者与地震局系统相关专家进行了深入探讨。

支持“中国特色”预警方法

芦山地震1分钟后，当时，中国地震台网速报自动测定5. 9级，之后修订为7级，震级偏差较大。

中国地震台网中心主任潘怀文在2013年4月20日中午召开的新闻通报会上表示：如何改进这个系统提高其准确性，还需要进一步的努力。这意味着中国地震预警系统本身还需要大的改善。

值得关注的是，中国目前虽然没有建成覆盖全国的地震预警系统，但预警项目建设事实上早已启动。

从2000年开始，中国地震专家，开始对地震预警系统进行探索性研究。正式启动全面的技术研究和系统建设则是在汶川地震之后。2008年8月，中国地震局向科技部提交国家科技施工计划，“地震预报系统”的建设被列入国家计划序列。2009年12月得到批准，并开始实施。

“当时作为科技部的项目，并不是一个建设项目，只是一个科研项目，最初的目的就是从技术上解决地震预警的系统和软件问题。”中国地震局工程力学研究所副研究员马强向《瞭望东方周刊》记者回忆道。

从2000年开始，国内开始地震预警技术的跟踪研究，已逐步形成了成套的关键技术，比如地震数据的实时处理，包括如何判别是否地震事件，如何进行在预警级别的秒级的定位等等。在实时连续测定震级、数据的可靠性判定上，作了方法的创新，提升了地震预警系统的可靠性。

在这些方法的基础上，福建省地震局研发了专业的地震预测软件，包括地震基本参数的基本测定、烈度速报系统的软件等，同时形成了支撑软件的平台，实时数据流的共享平台、地震预警信息发布的平台，模拟在线预警环境的平台。

“现有的预警方法和系统，我们确实借鉴了美国、日本已有的优点，但是也针对中国地震监测台网的分布实际，进行了中国特色的创新。”马强解释说，中国地震监测数据的处理以秒级来计算的，基于实时的方法，有别于传统的地震学关于地震参数确定的方法。

这些中国特色的创新，主要针对地震预警的关键技术包括系统软件的研发以及地震台网的实验，支持创新的正是中国地震局从2009年开始启动的项目“地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用”项目，属于国家科技新计划项目。

据悉，该项目2013年3月进入发改委立项程序，计划投入近20亿元，将利用5年时间，建设覆盖全国的由5000多个台站组成的国家地震烈度速报与预警系统。这20亿元的“预警项目”，可以说是2008年以后地震研究领域最大的一笔投入。

福建、首都圈两地先行试验

随着项目投入力度的升级，地震预警不再停留在单纯的研发层面，而是实地开展地震预警能力提升的实验，实验的地点选在了两个地区：福建和首都圈。

中国地震局地球物理研究所研究员杨大克告诉《瞭望东方周刊》，选择福建地区和首都圈地区，是因为福建地区处于东南沿海的地震带，且当地的地震监测台站比较密集，具备在线试验的硬件条件。首都圈地区硬件条件也相应具备。

2012年9月，福建省依托现有的125个地震监测台站，实现了在线的地震预警系统运行，在技术上依次成功处理了2012年9月福建长乐海域3. 3级的地震、福建仙游2. 5级地震，还包括台湾海域的地震，2012年10月台湾高雄地震、2013年2月台湾花莲4. 8级地震，2013年3月的台湾南投县6. 5级地震。

“试验的系统都进行了地震预警信息产出的处理，虽然没有对外界发布，但技术上已经达到了想要的效果。”马强说，“其实对小级别的地震做预警是没有意义的，现在只是试验和示范阶段，所以小的震级、大的震级都会去处理。震级和烈度必须达到一定程度，才会正式向社会发布。”

那么，眼下中国地震预警究竟可以做到何种程度？马强解释说，在破坏性地震发生后，技术上，中国可以实现地震预警信息的无缝产生。

简单而言，第一步是在地震发生后若干秒内，就能产出地震预警的信息，包括震源的位置、震级大小等；第二步是在1至2分钟内，形成地震基本参数的连续产出，包括比较准确的发生时刻、震源位置、震级大小；5到10分钟内，可以知道哪个地方震动比较大，震动有多大，也就是地震烈度的分布。

从技术上看，地震预警在中国的区域范围内已经成熟。另据悉，从今年开始，会扩大上述试验的范围。

芦山地震预警延时23秒背后

地震预警试验的系统还接入了云南省、四川省地震监测台站的数据，从而组成一个虚拟的地震监测台网。芦山地震发生时，该系统进行了在线的监测数据处理，可惜，时间上延迟了23秒。

为何延时23秒？从表面看，这一次试验系统对雅安地震的预警处理不成功，是因为示范区域并不包括四川地区。

这次处理需要从福建地区接入四川、云南的台网数据，数据从四川的监测台站传输到国家的地震台网中心，再从国家的台网中心分发到福建的地震台网监测中心，而且当时芦山镇周围的监测地震台站分布稀疏，台网不够密集，要等到一到两个台同时触发以后才能给出最后的结果，所以数据传输有较大的延迟。

而且，处于试验阶段的福建省地震台网中心依托的是老式台网设备，新建的台网考虑数据延时要求在1秒之内。马强说，按照这一标准，福建的台站现已经在改造中。

“大部分地震监测台站是属地化管理，台站监测数据从现场传输至省一级的台网中心，省级中心处理的同时也向国家中心转发。从传输的链度上看有些长，环节有些复杂。”杨大克说。

数据传输技术缺陷也是存在的，虽然2008年以来，地震监测数据传输尽量利用当地可能的条件，各种手段都在更新，部分台站建立了地面光纤，有些甚至利用卫星传输数据。然而，眼下为了提高实时性，发挥地震预警的效果，仍要把数据通信的时间压缩、再压缩。

县级行政单位至少要建立一个强震观测台

在地震预警能力的提升中，“地震台网的建设密度”是反复提及的话题，按照业内人士的想法，台网布设越密集，就能越早捕获到地震波，有效预警。

汶川地震之前，中国地震台网的布局是：每万平方公里不到两个台站，两个相邻的台站间距在100公里左右。此后几年，在地震多的沿海地区，因为经济条件好，投入增高，台网建设密度大为改善。

2008年福建省地震监测台站的间距在 50公里左右，2009年“地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用”项目支撑下，福建省地震监测台站的台间距缩短为30公里左右。“在这种条件下做地震预警，只能按照秒级去抢速度，才有时效。”杨大克感叹。

杨大克指出，其实，在四川所属的南北地震带，国家已经投入很多力量，虽然比不上东部沿海地区，但是与中部、西部其他地区比，此条带上的台站建设密度已经比较高，达到70至100公里之间。但是，地震预警系统要发挥真正的作用，台站的密度最好能在30公里左右，不能超过50公里。

根据规划，今后将对西部很多地区开始台网的加密建设。全国范围内，五年内县级行政单位至少要建立一个强震观测台。包括华北在内的四个重点地区将会加强台网密度的建设。

在台网的密集建设上，目前，成都高新减灾研究所建设的地震预警系统覆盖面积40万平方公里，超过了日本地震预警系统所覆盖的37. 7万平方公里。

地震局要做的是国家工程，涉及系统的专业数据和具体的标准。专业性的台网，在地震多发区需要有一定的密度，但也不能布设得过于密集，原因就是地震监测台站的造价太高。“除了选址有很高的标准，还有基建项目包括数据采集器、传感器等仪器、仪器室、数据通信线路等，平均下来，一个台站建设成本最低50万。”马强称地震局对成都高新减灾研究所有过关注和支持，该所的台网建设技术简单、造价很低，可以在小的区域内密集分布。

“民间机构对于地震台网的建设也表现出了极大的兴趣，我们的防震减灾法规定，国家的大网建设好了，在一些地震高发地带，鼓励社会资本和力量进入建设，这是有益的补充。”杨大克说。

然而，地震预警不只需要技术层面的突破，还存在很多潜在的制度困境，比如一旦发布预警信息后，如果信息错误怎么办。当前地震局正在着手准备相应的法规草案。

马强告诉本刊记者，地震局系统并不打算对预警问题做更多宣传，他本人接受采访，只想客观反映我国地震预警技术和研究的新发展，希望舆论不会因此产生更多误解。