通过Napa地震探析美国的地震应急＊

王亚丽

（中国地震台网中心，北京 100045）

1 Napa地震概况

美国旧金山当地时间2014年8月24日3：20，在加利福尼亚州旧金山北湾 Napa发生MW6.1地震，震中位于（38.238°N，122.348°W），距离Napa市中心西南方向8km，震源深度约为8.5km（图1）。此次地震是该地区25年来最大的一次地震。

该地震发生在西Napa断裂，“加州地震破裂预测第二版”（UCERF 2）［1］对该地区未来30年发生M≥6.7地震的概率预测低于1%。Napa地震地表破裂具有十分显著的方向性，烈度图长轴方向为NW向，其他方向烈度衰减迅速，余震活动较弱。

地震造成地表破裂从南部的Cuttings Wharf到北部Napa市的Alston Park，总长度约15km［2］。此次地震有感范围较大，造成1人死亡，100多人受伤，4处房屋严重损坏，120处水管破裂，50处火情，42 000个家庭电力中断，经济损失超过1亿美元［3］。

图1 Napa地震震中位置及预警时间分布

2 地震预警系统

由USGS主持，加州大学伯克利分校、加州理工学院、华盛顿大学和贝蒂－摩尔基金会等多家单位联合资助研究的地震预警系统，在8月24日的Napa 6.1级地震中成功发布了预警信号（图1）。

预警系统在S波到达加州大学伯克利分校的地震实验室前提前5s发出了预警；旧金山提前8s发出预警；圣荷西提前12s发出预警［4］。

美国的地震预警系统远没有日本那么先进，地震预警发出后，24日上午，加州城际火车Caltrain停运，一度造成交通中断，但民众持Caltrain车票可以直接改乘公交车，公共交通秩序很快实现正常化。

3 震后应急响应

3.1 DYFI系统

DYFI（Did You Feel It？的缩写，你那有震感吗）是USGS开发的供公众在线报告震感的系统。该系统提供一套详细的表格，从如下几个方面详细地询问受访者所在地的振动状况：①受访者经历地震时的状态（是否有震感、当时身体状况、是否在睡觉、周围其他人有无感觉等）；②对振动的描述（晃动的强度、晃动持续时间、当时的感受、做出何种反应，以及是否站立或行走困难等）；③地震的影响（自由悬挂的物体是否晃动、是否有声音、架子上的物体状态、墙上相框类物品的状态、家具的状态、大件家具的状态、墙和栅栏的状态等）；④建筑物受损状况；以及其他补充说明［5］。地震当天累计超过8万民众在线提交了调查表。

系统根据在线采集的数据，快速绘制民众报告的地震烈度及其分布（图2）。

图2 DYFI烈度调查结果

3.2 PAGER——全球震后快速评估系统

PAGER（Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response）通过对比人口分布和地面振动的强度，对地震可能造成的人员伤亡和经济损失进行快速估算，并据此做出地震应急响应。

过去USGS主要依赖地震学家的经验和直觉对地震的损失进行估计。为了提高评估的精度，USGS开发了PAGER系统，估算的结果使用4种颜色进行编码（表1）。

表1 警报分级及其颜色

除了直接的警告提示之外，PAGER提供非常重要的补充信息，包括该区域主要的易损建筑，该区历史地震造成的人员死亡情况，潜在的次生灾害情况，如滑坡、海啸和沙土液化等。但该系统并不对次生灾害造成的损失进行评估。

PAGER通常在中强地震后30分钟内产出计算结果，一般在确定了地震的位置和震级后很快就发布评估结果。但开始的数分钟或数小时内的结果可能存在很大的不确定性。PAGER是一个交互系统，随着后续信息的输入，会产出精度够高的结果，必要时更改警报级别。所有的警报内容均由系统自动发布在 USGS的网站上（图3）［6－7］。用户需要不断地寻求最新版本的PAGER结果。

图3 震后4天＋4小时PAGER系统发布的估算结果

3.3 发布余震概率报告

由加州大学伯克利分校和USGS共同运转的北加州地震系统（NCSS）每隔6小时发布一次未来7天余震发震概率，包括≥5级的余震、超过主震强度的地震，以及3～5级小地震的发震概率［4］。

4 地震科考和研究工作

Napa地震发生之后，USGS、加州地质调查局、加州大学伯克利分校、加州大学戴维斯分校以及NASA JPL等多家政府机关和科研机构，到地震现场进行地表破裂调查、基础设施震害评定、地震烈度调查、GPS以及其他地球物理场的观测。各研究机构之间开展合作研究，并建设信息共享平台Clearinghouse，在该平台分享野外科学考察的成果［8］。

各研究机构定期召开Napa地震专题研讨会，从地震破裂过程、地表形变、发震断层模拟、余震分布等多角度对Napa地震开展系统深入的研究工作。

5 总结

由于此次地震的震中位置处于Napa葡萄庄园，建筑物非常稀少，加上美国的建筑多为抗震性能较好的木质结构，此次地震仅造成少数房屋受损，没有严重的人员伤亡。但美国政府机关、科研机构及其民众对地震的应急响应却有不少值得一提的地方：

（1）成功发布地震预警信号，使得尚处在实验阶段的加州地震预警系统得到了一次成功的案例。预警系统在减少损失方面发挥了部分作用，及时关闭公共设施，减少地震诱发的灾害。

（2）DYFI系统利用民众报告的信息快速确定地震烈度，以及在此基础上PAGER对死亡人数和经济损失做出的快速估算，为地震应急警报提供了重要的参考数据。

（3）信息整合度高，从信息的采集、计算到警报发布，均实现了自动化网络发布，效率很高。

（4）科研工作中提供了统一的资源共享平台，减少重复性研究工作，提高了效率。

致谢

Napa地震发生当天，本人同USGS的Walter Mooney教授以及中国地震局地球物理研究所硕士研究生陈思文同学赴Napa地震现场进行地震烈度考察，这一经历使本人对美国的地震应急工作流程有了较为深刻的理解，在此对二位一并表示感谢。与USGS门洛帕克科学中心的David Oppenheimer教授以及USGS帕萨迪纳Douglas D.Given教授（地震预警系统协调人）进行了细致的探讨。感谢David Oppenheimer教授对于DYFI系统的详尽解答，以及Douglas D.Given教授关于美国地震预警系统的介绍。

［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／