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“学校广播(地震)警报10秒后,我们研究室所在的12楼剧烈震动。”日本宫城县仙台市东北大学建筑系学生刘述照回忆2011年“3?11”大地震时说。
短短10秒,居民可就近躲避,新干线上飞奔的列车可戛然而止。
借由一套遍及全国的地震预警系统,日本气象厅可直接将地震信息发送至各个核电站、铁路等国家级设施的传感器——震后10秒之内,日本东部所有运行中的火车、地铁、电梯、扶梯等自动设备均可进入停止状态,避免地震波造成火车、地铁脱轨等事故;而钢铁、焦化等工厂的生产设备也在10秒内停止,避免火灾和其他事故的发生(相关报道见《财经》2011年第7期“日本浩劫沉思”)。
这套地震预警系统被誉为“生命的防线”,在日本已经运行多年。
地震预警原理并不复杂。按传播方式,地震波主要有纵波、横波两种类型。当传输最快的纵波触发了地震预警系统后,无线电波或光纤信号传播预警信号,其速度快于地震波,利用这个速度差在破坏性地震波到达之前发出警告,就可以警醒民众采取应对措施。
“(如果建设一套)有效的地震预警,可使 ‘5?12’ 汶川大地震至少减少死亡2万-3万人。”一位地震专家对《财经》记者说。
2012年7月11日,成都宣布将建设城市地震预警系统,这是中国首个城市实施的地震预警应用。一周后,位于郯庐地震断裂带上的安徽滁州市,也宣布该市地震预警系统项目建设正式启动。
国家减灾委专家委副主任、国务院应急管理专家组组长闪淳昌曾呼吁,中国要抓紧建立国家地震速报预警系统,健全突发事件预警体系。
以空间换时间
2011年12月6日晚10点03分,汶川县发生3.8级地震。
就像赛跑场上的枪声响起,纵波以每秒5.5公里-7公里的速度奔跑,也触发了汶川余震区域内布设的地震报警器,经过信号分析,预警信息产生。
光纤传输的预警信号以每秒30万公里的速度向接收终端奔去。同时,破坏力最强的横波,则以约每秒3公里-4公里的速度从汶川赶往江油市——距离汶川县约140公里外,江油市双河初中设有一个信号接收终端。
如同闪电和打雷,本是同时发生,但光速比声速传播的更快,闪电总是先到,光纤信号亦同样将横波抛在身后,140公里的空间距离给了双河初中36秒的预警时间(横波抵达双河初中约需39秒)。
当报警信号抵达,地震的震源、震级等信息就立即出现在广播室的电脑桌面上,广播系统自动显示36秒倒计时。
随后,校园响起连续急促的警报声。
双河初中学生就寝时间为21时30分,此时大部分学生已在一栋四层楼的宿舍中入睡。当广播地震倒计数时,部分师生听见后开始叫喊,其他师生快速行动起来。1276名学生全部撤离到了操场。
该校政教处主任郭天茂接受《财经》记者采访时表示,当天,“我们撤退完毕接近一分钟”。但他认为,“(预警)30秒是来得及撤退的。”
相继宣布建立城市预警系统的成都和滁州,其预警技术均由成都一家减灾研究所提供。该所并非官方研究机构,而是一支由海归博士王暾领衔的民间研究力量。目前,这家研究所已在汶川地震震区四川的北川中学、成都龙王庙小学、汉旺中学和江油双河初中以及甘肃、陕西的三所中小学校安装了预警接收终端。
上述减灾研究所负责人王暾分析,如果汶川地震时建有预警系统,青川县居民可获得长达50秒的预警时间,考虑到人员反应时间和房屋倒塌时间,青川人尚有超过40秒的避险时间。青川楼层多低于五层,因此青川人一般情况下可以跑出去。
一位历经汶川地震的都江堰防震减灾局工作人员感慨,“在地震现场,如果有几秒钟提前预警,是多么宝贵。”
国际地震科学界的共识是,地震预警比地震预报更实际、更可靠。四川省地震局原局长龚兆和表示,目前任何国家均不能准确进行临震预报,而与难度巨大的地震事先预报不同,地震预警已经在日本等国收到可见的效果,值得提倡。
成都试验
在“5?12”汶川地震一年后,成都市就开展了地震烈度速报一期工程,部署了67个烈度速报监测台站,但此工程只能在地震发生后进行快速、定量估计地震烈度,为地震应急反应提供科学依据,并不能起到在地震发生过程中的预警作用。
成都市的设想是,在破坏性地震波来临之际,离震中100公里的地方将提前20秒收到全市预警。智能手机用户、电视台、商场、学校等都将在第一时间得到预警。成都市也希望像日本一样,未来的地震预警系统中能够通过自动控制系统,使地铁、高铁等轨道交通提前停止行驶。
2012年5月15日,汶川县防震减灾工作实现了通过电视向公众地震预警信息。
据地震预警试验台网测定,在5月14日12时0分,青川县发生预警震级1.3级地震。地震发生第6秒时,预警系统发出预警,并在第9秒时由汶川县电视台通过电视向观众了地震预警信息:“温馨提示:青川县正在发生轻微地震,汶川无震感。”
不过,整体而言,建立一个覆盖整个城市的地震预警系统,需经精密周全的论证方可实施。
地震预警系统建设和运作需要大量资源来支撑。目前,已经展开的地震烈度速报二期工程已被纳入这一系统,二期工程建设57个新台站,计划今年完工。而此前布局的67个监测台站,也利用新技术进行了加密建设,以提高精度。按照计划,成都将实现平均每100平方公里就有一个监测站台。
由于每个区域的地质构造不同,处于龙门山断裂带的都江堰、彭州、崇州等,将是重点监控区域,台站的分布会比较密集。
成都市防震减灾局应急管理处处长徐水森向《财经》记者表示,在地震系统接收信息试验成熟后,将向一些重点企业和工程推广,但其中大量细节目前尚无法规划。“今年先推进技术完善,在下一步推进过程中,将在防震减灾局系统内部做试验。”
在成都市的规划中,该工程要通过系列项目的验证,让地震预警技术更加成熟,以免发生预警误报。此后,预警系统将逐步在城市的重要行业进行试点,并推动配套法规的制定。第三步才可向公众推广。因此,规划尚无明确时间表。