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伞都被卖了:地震预警是怎么实现的?

2019-06-18 14:59:14

6月17日,四川省宜宾市长宁县发生6级地震,截至18日8时30分,地震已造成12人死亡,125人受伤。在地震横波抵达前,四川多地通过警报、电视和短信等方式发布预警,为大家及时疏散提供了宝贵的时机,其中成都110个社区更是提前61秒收到预警信息。事后预警系统在网上刷屏,成为舆论焦点之一。

本文为知乎网友“伞都被卖了”在问题“6月17日宜宾长宁6.0级地震时各地提前发出了地震预警,是怎么实现的?”下的回答,观察者网已获作者授权转载,录入时略有调整。

我国内地地震预警还在起步阶段,每中大震,成功报一次,上一次热搜,都是很合适的科普机会。

个人认为地震预警系统分两部分,其中一部分是监测・预警网,就是连接着各地测震计的系统加上各种实时震级和烈度评估的算法。这一部分是产生预警信息的环节。

预警网监测到了地震,那么发出预警信号这一块就是另一部分,它面向各种接收终端,负责把预警信号以不同形式呈现给各种用户,是发送预警信息的环节。

预警系统的原理机制很多人都有讲,这里主要想讲一下后者,也就是预警信号通过什么渠道发送给用户。

需要知道的部分相关概念

ICL:成都高新减灾研究所;JMA:日本气象厅。这两个机构分别有中国内地大部+尼泊尔和日本全国的地震预警网。接下来会有两方(四川地区和日本全国)的一些对比。

震级/规模:描述一次地震的能量。 

烈度(日本称“震度”):描述一个地方感受到的摇晃程度。不同地方的烈度不一样,离震中越近,烈度越大,反之越小。一次地震观测到的烈度最大值取决于震级、震源深度以及各地地质条件。

我国烈度分Ⅰ(1)~Ⅻ(12)度,日本震度分1~4、5弱、5强、6弱、6强和7。各自的判定标准(地表加速度)可以上网查。

震级和烈度这个也有人科普过很多次了,但很多人还是分不清,所以这里再简单讲讲,建议上网查一查详细了解一下。

广播预警

先讲这次微博热搜最常见的广播预警。

ICL在成都高新区装满了喇叭,王暾博士接受采访时说大约有110个社区有这种广播发预警,带有倒计时,有些地方还带避难指示。广播只对在预警区域范围内的社区播出预警信号。不同社区所在地不同,离震中距离不同,S波到达时间就不同,预估烈度也不同。

该社区广播带避难指示和倒数

ICL的广播预警能针对不同社区所在地播放不同的倒计时,同时根据社区的预估烈度在数字中间插入“嘀”声,具体方案如下(截自地震预警应用):

日本JMA的紧急地震速报的广播预警属于J-ALERT(全国瞬时警报系统),这个系统日本全国配备,是上卫星的,和防空警报、海啸等整合在一起。也就是说,日本地震预警广播的喇叭和防空警报的喇叭是一起的。日本气象厅的紧急地震速报(一般向),是在系统预估发生最大预想震度5弱及以上的地震时,对所有预估震度4及以上的地区发出预警信号。这个时候,在上述范围内的地区会响起紧急地震速报音,不带倒计时。

ICL的广播预警有倒计时,JMA的没有。当然,紧急地震速报是能对各地进行倒计时和震度预估的,但一般向的广播预警不加上。究竟是加上倒计时好还是不加好,个人认为在到达时间算得比较准的情况下还是加上好(两方的到达时间都挺准的,这一次很多广播预警视频的拍摄者都说,倒计时一完就开始震)。

但ICL的广播声音质量有点不行,数字声音不是很清晰。

电视预警

这次电视预警也比较火。

提到日本电视上的地震预警,首先要说的就是NHK了。NHK可以看做是日本的CCTV(虽然性质不同)。


这是日本时间2016年4月14日21时26分许熊本地震(前震)发生时的NHK综合台(相当于CCTV1)的反应。这次地震最大震度是7,为日本震度的最高级。

日本电视的地震预警也是一般向,跟广播一样,只在系统预估发生最大预想震度5弱及以上的地震时,对所有预估震度4及以上的地区发出预警信号。

NHK有日本全国的放送网,接入JMA系统,紧急地震速报一旦发出,NHK的所有频道都会出现视频中那个红蓝色的框框写着预警范围所涵盖的地区,不带有预估最大震度和预估震级等其他信息,只显示预警区域,并伴随紧急地震速报音(叮铃铃的声)。

在NHK,如果收到预警时正好在播新闻,会即刻中断新闻,改播地震信息;若是其他直播节目,主持人会根据他能看到的信息播报,不久后新闻演播室切入信号;若正在播录播节目,就等中断新闻。不久后,JMA会发出震度报告,若有观测点观测到震度6弱及以上,NHK会响紧急放送音(视频里类似敲钟那声)。

可以看到,NHK的地震预警有一套十分完备的流程。日本其他民营电视台,因为只有所在地区能收到,所以只有在能收到该台的地区,在预警范围内,才会在电视上弹出。

中国内地这边,ICL现在跟四川的一些地方运营商有合作。上图:

这种电视预警和日本的有着本质区别:日本的紧急地震速报框是电视台播出的画面里面弹出来的,而我国的是地方运营商弹出小框,换到哪个台都是一个样。

个人认为,对于我国来讲,采取这种做法是很有必要的。我国有很多卫视,这些卫星电视台是全国都能收到的,因此电视预警画面不应交给电视台,而应交给各地的运营商。

想想上面第一张图,如果电视预警是在CCTV-13的播出画面里投出来的,那么首先就没有办法做到针对各地显示不同的倒计时和烈度预估;其次,那些完全感受不到地震的地区看电视也会看到这个框,没有必要;而且,在电视台的画面里投出来,信号送到当地时难免有时差,交给地方运营商可以减少时差。

上面已经两次讲过日本的一般向紧急地震速报,只有预估震感强烈的地区才发预警,震感稍弱的地方不发。

而ICL大家都能看到,成都高新区预估震感只是轻微,广播响警报,电视弹小窗。是否可以改一改,预估只会有轻微晃动的地区不用弄得这么紧张?至少不用在社区里大喇叭广播,搞得像防空警报一样,可以避免造成不必要的恐慌。

不过,我国内地地震预警尚处起步阶段,政府跟ICL合作也只是试验的态度。成功预报的次数多了,即使有时候实际摇晃不会很大,也可以增加居民和政府对地震预警系统的了解和信任,总归是好的。只是等哪一天国家全面铺开这种广播预警网和电视预警系统,那就得完善一下,只对摇晃强烈的地区发警报。

不过这要求预警系统准确率不能低。日本常有小震估大,让人虚惊一场。这还是其次,万一是大的估小了,事情就严重了。日本有过好几次特别小的震,或者两地同时发生地震,甚至是雷劈,估成特别大震的情况;至于特别大震估得特别小,好像还没有过。

所以,打扰比伤亡好,但也可以慢慢改进,避免以后出现特小震估特大的情况,防患于未然。

移动终端预警

然后是很多人现在头疼的移动终端预警。

日本的手机可以在所在地发出了紧急地震速报后弹出窗口,然后响警报音,只要所在地有信号即可,不需要连上网络。而我国内地三大运营商还没有整合这些。

可以听到观众的手机收到紧急地震速报后会有三声像快速拉拉链的声音和一声“地震です”,重复几次。这里面还能听到广播预警。

“运营商没有接入系统,那我们可以往手机上装APP呀。”——对了,这就是问题所在。现在ICL的预警软件权限低,而且从功能到界面设计都不怎么样,很多情况下都收不到预警,这个只能等他们招些好的程序员了。

另外,国家地震局的地震预警网正在建设,福建和四川等地已先开始试用了。有一个手机APP叫“福建地震预警”,是福建地震局开发的,国家地震预警网覆盖到的地方应该都能用,界面设计比ICL好点,但权限还是太低。

电脑软件预警

我国内地目前没有面向公众的电脑软件预警。

日本有个比较出名的,叫強震モニタ,新版叫Kiwi Monitor。放个強震モニタ的画面感受下:

这个软件现实的监测网不是JMA的,而是NIED(防灾科学技术研究所)的,Kiwi Monitor能在JMA发出紧急地震速报后像NHK那样弹小窗。

针对各种用户的地震预警服务

在日本各行各业都有接入紧急地震速报系统:核电站当然是接入了的;铁路公司也都有接入,在紧急地震速报范围内的列车收到警报会马上停车,避免脱轨;还有电梯,收到紧急地震速报后就近停下,开门广播让人离开;甚至有一些带显示屏的自动贩卖机都能在收到警报后显示信息;普通家庭和公司也都可以选择购买接收紧急地震速报的机器,就好像家里接到楼下门铃的那种,收到警报了倒计时,哔哔叫,报当地预想震度。

而我国内地,ICL和成都高新区一些大楼有合作,收到预警后,电梯能够即刻在最近的楼层停下,强制开门。核电站这种重要场所是接入国家地震局中国地震台网(CENC)的系统的。公共场所的显示屏显示地震预警,我在微博看到过,是有的。至于接收紧急地震速报的机器,我就不清楚有没有了。

把地震预警应用到各行各业去,我们还有很长的路要走。而日本像今天这样渗透到生活的各个角落也不是一朝一夕建成的——

1995年,日本发生阪神・淡路大震灾,最大震度7,损失惨重,自此日本开始大力建设地震预警网。

2004年,日本地震预警网全国试运行。

2007年,日本正式启用紧急地震速报。

2011年,日本发生東日本大震灾,这是日本国内史上观测到的最大地震,紧急地震速报提前预警(视频网上有)。

这些年来,日本紧急地震速报系统已经成功预警多个强震。

2008年,中国发生汶川大地震,自此,中国内地也开始建设地震预警系统,尤其是四川,都是经历过血的教训,把地震预警网建设起来的。虽然大家都不希望再发生大地震,但一旦发生,地震预警系统将发挥关键作用,减少损失。

我国台湾地震预警服务已经正式投入使用了,大致比较像日本那一套。而大陆的地震预警系统建设,投入资金占比大,建设程度高的肯定是四川福建等多震地区。

很希望看到两岸地震预警网能够互相联通,毕竟防灾是全人类共同面对的课题。如果两岸预警网联通,福建的朋友们就能得到更准确、更快的预警服务了。福建大多数有感地震都是台湾岛发生强震传过去的震波,现在因为两网不互通,内地这边得等福建沿岸监测到地震波才能发预警。若联通,只等岛内监测到震波,甚至能在内地还没监测到震波的时候,便可根据岛内观测数据发预警。

期待内地全部建设完毕的那天。

伞都被卖了

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来源:知乎 | 责任编辑:李泠
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