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防震减灾手抄报:地震预警的十个问题
1、地震预警,不是地震预报
什么是地震预警?地震发生后,有纵波(P波)和横波(S波)两种主要地震波同时由震源向外传播。纵波传播速度较快,大约6公里/秒左右,但震动相对较小。横波速度较慢,大约4公里/秒左右,携带能量大,是大地震时造成破坏的元凶。地震预警系统是利用震中附近监测仪器捕捉到的地震纵波后,快速估算地震参数并预测地震对周边地区的影响,抢在破坏性横波到达震中周边地区之前,通过电子通讯系统发布预测地震强度和到达时间的警报信息,使相关机构和公众能采取紧急措施,减轻人员伤亡和灾害损失。
地震预报,是在地震发生之前,对地震发生时间、地点、强度(俗称地震三要素)的预测报告。目前人类还不能准确地预报地震,它和地震预警完全是两回事。
2、地震预警是翻译不准确,应该叫地震报警或地震警报
地震预警是翻译上的问题,英语为Earthquake early warning ,日本叫“地震紧急速报”,因此中文应翻译为“地震报警或地震警报”,而不应翻译成“地震预警”,翻译成预警容易和预报混淆。美国在加州新建立的地震预警试验系统就叫做Shake alert,也可能是为了更准确的描述这个技术系统是个警报系统。
因此目前所谓地震预警,就是地震警报!它是在一个地方已经发生了地震,当地的地震监测设备在测出了地震之后,发出警报:我这地震了!由于地震波的速度只有每秒几公里,相对电磁波的每秒30万公里要慢得多,人们就将地震发生的消息用电磁波手段(电话、广播、电视、网络)迅速地传给远方,在离地震发生比较远的地方,收到警报时地震波还未到达,这时采取紧急措施逃生和关闭电、气、水等生命线设施,地铁、高铁减速等等,可以减少损失,避免次生灾害。
3、地震预警从原理上就有盲区
地震预警技术从原理上就有“预警盲区”,所谓预警盲区就是地震警报到达该地区时,地震波已经到达或已经过去。换句话说警报收到时,已经没用了。
为什么会有这样的现象出现呢?这里有两个原因,一是地震是有深度的,一般来说大地震,浅源地震多发生在10-20公里深,地震发生后地震波向各个方向传播,到达地面的地震台站需要时间。二是地震台站接收到地震信号后要进行处理确认是大地震才能发出警报,这也需要时间。图2是一个地震台接收到地震波后最理想的盲区示意图,所谓最理想就是这个地震台正好在地震的上方,也就是在震中位置。假设地震发生在12公里深,地震纵波传到地面地震台约需2秒钟, 地震台收到地震波进行判定是地震的处理,这是“秒级处理”技术,因为多1秒地震纵波就多走了6公里,目前最高水平需要使用3秒地震波。这样在上图的情况下,加起来5秒中发出地震警报,这是地震纵波已经走了30公里左右,地震横波也已经走了20公里左右,这就是纵波和横波的预警(警报)盲区,或称P波和S波预警(警报)盲区。
如前所述,S波是大地震是破坏的元凶,一般指预警盲区实际是S波预警盲区。上述的是一个理想或者极端的例子,我们假设了地震发生在10公里左右深,台站就在震中,判别地震只用了3秒(据说是当前最高水平),我们可以看出地震预警盲区就是20公里左右。这意味着,地震预警技术本身在原理上就有一个不可避免的盲区,在预警盲区地震报警基本上是没有什么效果的,因为在盲区内的人们收到预警(警报)信息是,地震波已经过去了!实际上预警技术非常复杂,往往不是一个地震台就可以准确判断,需要一个密度足够的地震台网。仅用地震波初始的几秒钟来判断是否地震,还很不成熟。这样处理时间就会更长,预警盲区就会更大。
4、P波快速判定地震是地震预警的关键技术
地震预警最关键的技术是快速判断地震技术,这是个非常复杂的技术,其复杂的原因有二,一是需要在地震台一收到地震信号后,“立即”判断是地震,即我们前面说“秒级处理”技术,最好是1、2秒钟。这是极其困难的,因为常规快速处理一个地震(称为地震速报)需要一个地震台网,在整个地震波记录完整(包括接收到P波、S波及其他震相)和扫过地震台网后,获得完整数据后进行处理。这里最大的问题是地震处动震相的识别,即使用计算机,最快也需要几分钟时间才能确定地震参数,而且有时还会出现错误。这种处理完全是根据地震波传播原理确定的可靠的方法。可是这种方法对于地震预警是没有用的。
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