九寨沟地震,它23秒成功定位

2017-11-06 16:16
环球慈善 2017年10期
关键词:速报台网预警系统

8月8日21时19分,四川九寨沟发生7.0级地震。

2 3秒后,相距九寨沟近1500公里的广东省地震局地震监测中心,向中国地震局报送了第一次自动测定结果,当时上报四川九寨沟地震震级为6.5级。

与此同时,不在值班的广东省地震监测中心台网室副主任洪玉清,在家中通过手机短信即时获知了这一消息。

当日21时36分,广东地震局监测中心24小时值班员通过人工校准,重新把地震级数定为7级,过程耗时15分钟。

“在人工介入校准之前,整个过程都是自动化完成的,虽然存在误差,但在这种台站密度情况下23秒的定位记录,已经处于全国较领先水平了。”广东省地震局应急与信息中心主任黄腾浪表示。

据介绍,中国地震局2015年在全国4个区域开展地震预警示范区,分别是兰州、广东、福建和首都圈。广东还是国家地震速报灾备中心,对于广东境内发生的地震,地震预警系统最快可以在地震发生后的10秒左右测定。近日,记者来到广东省地震局地震监测中心,一窥广东地震预警平台的奥秘。

“地震顽童”如何被成功监测

在广东地震数据处理中心的中央,悬挂着一个大幅计算机屏幕。黄腾浪正在进行一次模拟演示:假设河源市东源县(北纬23.80度,东经114.53度)发生7.0级地震,地震P波会最早从震源传出,2秒到达地表。距离震源最近的湖羊角地震台,则在2.6秒后首先检测到P波信息。随后在震源周边的新港地震台、新丰江台、东源锡场台,陆续在3秒内检测到地震信息。当4个地震台均接收到信息后便进行定位,并通过电磁波向各个可能受影响地区发出数据。此时距离地震发生过去了10秒,警报已响起,真正带来破坏的地震S波还“在路上”。

任性妄为的“地震顽童”是怎样被成功监控,在它大肆破坏前预警是怎样发出的?黄腾浪解释,地震的发生会产生两种地震波,最早的P波从震源传出,以每秒7公里的速度前进,其“跑得快”,迅速流窜到地表,但对地表破坏力较弱;随后“大boss”S波以每秒约4公里的速度前进,虽然跑得慢,但破坏力强,振幅往往是P波的3至10倍,地震预警正是通过“捕捉”P波,并在P波和S波到达的时间差里,通过速度每秒可达30万公里的电磁波传出地震信息,实现在地震波,特别是S波到达之前进行预警。

“这就好比一场龟兔赛跑,S波是乌龟,虽然先跑,但跑得慢,电磁波是兔子,虽然起步迟,但跑得快,仍可比乌龟先到达终点。”根据广东地震预警系统的演示,如果河源发生地震,邻近的惠州市可以提前15秒知晓。而广州市可提前34秒获得地震预警,距离较远的厦门市则有99秒的反应时间,成功实现对震中周边区域提前预警。

10多秒预警时间可以有效减少损失

然而,地震预警平台并非“万能”,它也存在“灯下黑”。黄腾浪表示,在震中50公里的范围内是预警盲区,地震预警无法实现。“这似乎是一对矛盾,在最需要预警的震中地区,却不能收到预警。”但黄腾浪认为,目前采用的地震预警技术,决定了其必然存在盲区。

地震预警是在地震已经发生后快速定位并向设防区域发出警报,利用的是电磁波快过地震波的道理。“就像兔子追乌龟,兔子看到乌龟跑了再启动,看到动了需要一点反应时间,追上也需要一点时间,这时乌龟虽然慢但还是走了一点距离。因此只有比赛的距离足够长,兔子才能甩过乌龟越远到达终点。”因此,地震预警对于中小地震作用有限,对于大地震才能显出其优势。但无论大小地震,测定都需要一点时间,在震中的50公里范围内,即使“跑得快”的电磁波也只能落败于“早出发”的地震S波,导致预警失效。

如果在震中不能实现地震预警,那么广东地震预警平台的建设是否还有意义?黄腾浪给出肯定的答案。他认为,在广东历史上,曾发生过多次强烈地震,这包括了1918年南澳县7.3级地震,1962年河源的6.1级地震,以及1969年阳江6.4级等,“广东有强震再次发生的背景”。此外,由于广东属于经济发达区,不仅人口密集,高铁、核电等大型重要企业林立,一旦发生破坏性地震,将可能有重大经济损失和生命损失,而建设地震预警系统,当粤东地区发生地震时,珠三角地区可以有效减少损失。“虽然或许只有10多秒时间,但对于高铁紧急减速防止脱轨,核电站关停反应堆防止泄漏,煤气阀关掉开关防止煤氣泄漏爆炸等,10多秒的时间弥足珍贵。”黄腾浪说。

广东地震预警系统2016年6月正式通过验收

“国家地震烈度速报与预警工程”总设计师金星曾表示,要建成一套有效的地震预警系统需要具备4个条件,概括地说就是“测得到”“定得准”“传得出”“用得好”。黄腾浪认为,以这个标准看,目前为止广东只做到了前两步,拥有了地震预警成熟的技术储备,但并未在实际应用中把地震预警向民众有效发布,实现有效的预警。事实上,早在2009年,广东开始投入地震预警系统的研究。借助广东在地震监测数据处理方面的领先优势,地震预警系统于2011年底就安装在广东省地震台网。随后的5年通过不断调试和升级,在2016年6月正式通过验收。

在2012年2月16日河源东源M4.8级地震和2013年2月22日河源东源M4.7级地震发生时,广东省地震台网中心曾在8秒内成功测定地震,但只能通过手机短信发送给地震应急相关的人员。黄腾浪认为,预警设备终端的安装不存在技术难题,目前已经可以实现通过电视台切播、短信群发,通过手机APP或者是与安装路由器一样简单的设备盒,便可实现地震预警的接收。然而,在没有上层法律统一指引、民众防震意识普遍不高的情况下,这样的终端传输难以常规化实现。

然而,未来这种情况有望改善。为了能将预警消息传送给公众,从今年下半年开始,广东省地震局开始了“地震预警与烈度速报终端”项目,计划在全省安装200套预警信息接收终端。这200套终端将由财政拨款,免费安装在学校、核电站、地铁、高铁和地震应急相关单位。目前在珠海、中山、佛山等地,已经成功安装了数十套终端接收设备。endprint

揭秘

广东有哪些地震预警“神器”

广东省地处东南沿海地震带较活跃的中段,是华南地区地震相对多发、灾害严重的省份。自20世纪以来,我国大陆地区有14个省市区发生过7级以上地震,广东省是其中之一。统计数据显示,100年来,全广东省发生7.3级地震1次,6级以上地震11次。为了全面保障地震安全,地震系统建立了全面的地震监测预报,震害防御、应急救援和科技创新的“3+1”体系。

速报系统:已实现国内地震,1分钟自动速报

自动地震速报是利用计算机自动处理地震台网的实时监测数据,实现快速地震定位和震级测定。由广东省地震局自主研发的“数字地震台网信息实时处理与地震自动速报系统(jopens)”,获得2015年广东省科技进步一等奖。该系统使我国的地震速报从人工速报提升为全自动化速报,实现了国内地震1分钟、国外地震3分钟自动速报,大大提高了地震速报的实效性和可靠性。在该系统上,记者看到过去24小时内的全球地震概况,将发震地点、定位类型、初定用时、发震时刻、经纬度、深度、震级一一列出,均为自动监测。该速报系统能够实时处理全球1800多个地震台站数据,在1~3分钟基本完成地震自动速报,并可以通过微信、微博、官网、APP、手机短信等终端自动发布地震速报信息。

依托jopens,广东省地震局又研发了“地震超快速报系统”使地震速报时间又缩短10~20秒,为地震预警项目建设提供核心技术保证。目前已经基本建成“珠江三角洲地震烈度速报与预警台网”,是目前国内精度最高、分辨率最高、台间距最小、以井下台为主的预警台网,也是全国四个地震预警试验区(项目)之一。2020年预计该项目将投入使用,可实现在广东省东部沿海地区发生破坏性地震数秒至10多秒时间内向珠江三角洲城市群提供地震预警服务。

另外,我国正在开展“国家地震烈度速报与预警工程”建设,广东将承担完成建设由1172个站点组成的广东地震烈度速报与预警观测网络,并建设通信网络、数据处理、信息服务等配套系统。

地下监测:通过观测地震波,对地球内部精细结构探测

在平日,做好对地下的监测工作,能对地质灾区进行重点监测。地震局主要开展三项工作:一是对活断层的探测,探明地下断裂分布和断层活动性;二是地震地质灾害评价;三是通过观测地震波,对地球内部精细结构探测。

如“十二五”期间,地震局开展了对珠江口地震构造探测项目,完成了珠江三角洲地区及近海主要活动构造探查。该项目“珠江口区域海陆联合三维地震构造探测”是世界海陸同步深部探测规模最大的项目之一,项目利用海上气枪和陆上炸药作为震源,由海底地震仪、路上流动台站和固定台组成密集台网接收人工信号,通过反馈来的数据获得地壳结构特征。通过一个月的观测,获得超过200万条的地震波形数据。专家团队进行一年的数据预处理,然后再使用超级计算机进行运算,完成后期处理解析功能。目前,全广东省有6个地市完成了城市活动断层探测和震害预测,在17个地市的40个区县开展了地震小区规划等。

要实现“测得到”“定得准”,除了要有强大的系统技术支持,也需要遍布全广东省各地的测震台作为“前哨兵”。据介绍,“珠江三角洲地震预警台网”的地震预警台采用高精度地震仪,探入地下60~100米,24小时敏锐地探测着地震源的一举一动。目前全广东省共有测震台159个,在地震相对频发的粤东地区,更实现了平均每15公里1个测震台的高标准。在河源水库区的地震频繁带,更密布了18个地震台,全天候监测地震数据。在广东省“十三五”和国家地震预警工程项目建设中,广东还计划建设更多的地震台,实现省内更高密度的地震预警。

释疑

地震预警不等于地震预报

地震预报是对尚未发生但有可能发生的地震事先发出通告;地震预警则是指在地震发生以后,抢在地震波传播到设防区域前,向其提前几秒至数十秒发出警报,以告知当地人们采取应急措施,尽可能减少伤亡。区别是一个提前通知,一个是地震发生后才知道(尽管非常快)。

据介绍,10年的长期预报和1~2年的中期预报预测基本准确,以该预报为基础可以划定重点监视防御的区域,进行小区域的规划。3个月的短期预报可帮助确定危险区,进行紧急布局,准确率为40%~80%不等,但对于10天左右的临震预报还有待技术上的突破。地震预警的作用就在此时凸显出来。利用地震预警系统提供数秒至数十秒的预警时间,公众可以采取避震措施减少人员伤亡。广东省地震局的高级工程师何寿清表示,不少普通民众对地震局有一定的误解,认为地震局就是在地震发生前起到预报作用,其实目前临震预报还在突破阶段,平时地震局还要打好灾前预防的基础。

“误报”“漏报”均可能发生

地震预警系统的“误报”和“漏报”在世界各地也曾发生,事实上,日本在地震预警方面闹出“乌龙”并不少见。如2016年1月1日,日本和歌山县官方发出观测到大海啸的预警,然而气象厅观测却与之相反。事后,和歌山县官方发出更正短信。再如,2013年8月8日,日本气象厅预测奈良县和大阪府将出现按照日本标准震度为6弱到7的地震,随后又澄清该消息系误报。

黄腾浪认为,“误报”和“漏报”,能从技术操作上减少。广东地震预警系统设定4个地震预警台,在均接收到P波后才进行定位,这正是为了减少“误报”概率的发生而作出的规定。如果单纯一个地震台接收信息便发出预警,虽然速度更快,但误报率也会大增。4个地震台接收到信息后再定位,是为了在“速度”和“精准度”之间取得平衡。

背景

收到地震预警你该怎么做?

一般情况下,人们要根据自己所处的实际环境,灵活地选择避震措施,以下是两种较常见的避震措施。

一、如果预警时间足够让接收者撤离建筑物:及时关闭火源和电源,迅速离开房间,到户外远离建筑物的空旷之处。

二、如果预警时间不足以让接收者撤离建筑物:及时关闭火源和电源,迅速到坚固的家具下方或侧下方伏下(注意远离玻璃窗户),双手护头,或者到小开间的房屋中蹲下(注意远离玻璃镜或玻璃窗户),双手护头。等到地震震动过去后,再迅速离开房间,到户外远离建筑物的空旷之处。

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