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汶川地震十年丨中国建成世界最大地震预警网
05-10 14:58:20 来源:上游新闻

震中映秀,在灾后重建中,多了一个名为地震台的院落。映秀地震台在去年12月全面完工并投入使用。

5月初,上游新闻记者(全国新闻热线:M17702387875@163.com)在现场看到,映秀地震台的院里栽有多种树木,圈舍里喂养着鸡狗等家禽,这些用于宏观异常状况的观测;微观观测主要是仪器,包括深井观测设备、AETA多分量地震监测系统、地震烈度仪等科学装置。

宏观数据和微观数据都被整合在主机上,形成心电图的波形。这些采集到的数据传输到地震局,供专家进行分析研判。 

映秀地震台里还放有一台深蓝色外表的预警型强震仪,这个机器能够提供地震预警、地震烈度速报和地震灾害报警等数据。

预警型强震仪是由成都高新减灾研究所放置,目前该所在全国放置了超过5600台相同的仪器,构建了世界上最大的地震预警网。

5月9日,成都高新减灾研究所所长王暾告诉上游新闻记者,该所在过去7年对40起地震没有误报过一次,从地震发生到用户接收到警报平均时间为6.2秒,速度比日本快了近30%,“不要小看这几秒到几十秒的时间,若汶川大地震时有预警,可减少2-3万人的死亡。”

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△去年底投入使用的映秀地震台。

电波比地震波更快,预警打的是时间差

“5·12”汶川地震发生时,四川达州人王暾正在奥地利科学院从事理论物理博士后工作。看到地震造成的惨重伤亡,王暾决定回国研发地震预警系统。

一个月后,王暾带着从亲朋好友那里筹集的300万元资金,去人才市场挖了7个人,在成都高新区注册成立了成都高新减灾研究所,致力于地震预警技术的研究。

在地震科研方面,有地震监测、地震预报、地震预警三个大的方向。地震预警是指在地震发生以后,抢在地震波传播到设防地区前,向设防地区提前几秒至几十秒发出警报。

“电波的传播速度是每秒30万千米, 地震波的传播速度是每秒3.5千米,地震预警就是打电波和地震波传播速度的时间差”。王暾介绍,地震发生时会产生地震波,地震预警仪探测到地震波后,以电波的形式传到地震预警中心,地震预警中心分析处理数据后通过网络向外界发出预警信号。

经过三年的技术攻关,王暾带领的技术团队在2011年首次成功向外界发出地震预警信息,中国也成为继日本、墨西哥之后第三个具备地震预警能力的国家。

王暾称,从2011年至今,高新减灾研究所通过广播、电视、手机、专用接收终端等多种途径公开预报40次破坏性地震,无一漏报误报。

王暾表示,成都高新减灾研究所的地震预警技术核心是其独立研发的软件和算法,及时准确产出地震预警信息的技术。

“不要小看几秒到几十秒的预警时间,研究表明,预警时间为3秒时,可减少伤亡14%,时间为10秒时,减少伤亡39%,时间为20秒时,减少63%,若汶川地震时有预警,可减少死亡2到3万人。”王暾说。

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△成都高新减灾研究所所长王暾在介绍地震预警情况。

“地震预警的难点在于排除干扰,放炮、打雷、触碰仪器等都会对仪器造成干扰,如果不能有效排除,系统整天都会发出警报。”王暾表示,传感器检测到的数据传到预警中心后,基于算法的软件会实时处理相关数据,识别这些信号是否属于地震波,如果属实就对外发出警报,系统处理的过程只有零点几秒。

“我们的技术水平处在世界先进水平,主要体现在准确性和及时性两个方面。”王暾介绍,过去7年成都高新减灾研究所从来没有误报过,而日本每年都有误报;从地震发生到用户接收到警报平均时间为6.2秒,偶尔甚至会达到4秒,日本的平均时间是9秒,速度比日本快了将近30%。

王暾介绍,平均响应时间乘以地震波的每秒3.5公里就是地震预警的盲区半径,盲区半径越小越好,目前日本的预警盲区为30km,而中国的预警盲区是21km。尽管中国的预警系统已经领先于日本,但王暾表示正在努力缩小甚至消除预警盲区。

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△成都高新减灾研究所内放置的地震预警设备。

最长预警时间为71秒,覆盖6.6亿人群

一台地震预警仪的监测范围是350平方公里,成都高新减灾研究所在全国范围内布有5600台地震预警仪。地震预警中心由一组服务器组成,其核心部分是成都高新研究所开发的软件。5600台地震预警仪和5个地震预警中心构成了目前世界上最大的地震预警网。

这张世界上最大的地震预警网主要分布在南北地震带、华北地震带、东南沿海地震带、新疆西北部等区域,已经延伸至31个省(直辖市、自治区),覆盖面积达220万平方公里、覆盖约6.6亿人。

地震预警技术近年得到的实践检验表明,距离震中越远,获得的预警时间越长。

2013年4月20日,四川芦山县发生7.0级地震,高新减灾研究所为雅安市和成都市分别提供了5秒、28秒的预警时间;2014年11月22日,四川甘孜康定县发生6.3级地震,高新减灾研究所为康定县和成都市分别提供了7秒、53秒预警时间;在2017年8月8日发生的九寨沟7.0级地震中,为汶川县和成都市提供了54秒和71秒的预警时间。

地震预警系统发出预警信号后,用户可通过多种途径获知消息并采取避险措施。

以电视台为例,跟成都高新减灾研究所合作的电视台在接受到地震预警信号后,会在电视屏幕上弹出“XX地正发生地震,地震横波将于多久到达当地”的信息;正在运行的高铁、地铁在接收到相关信息后,可采取紧急制动措施;一些人员密集的园区可通过大喇叭对外广播,园区内接入紧急响应的电梯,能实现自动平层关停并开门,避免人员被困……

民众则可直接在手机应用市场下载并安装“地震预警”APP,在设置好相关参数后,便能在第一时间知悉地震发生情况。

王暾表示,尽管地震预警网已覆盖6.6亿人口,但真正应用地震预警信息的人仅在4%左右。他希望能够跟更多部门进行合作,建设更为畅通的地震预警信息传播渠道。

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△成都高新减灾研究所提供的芦山地震预警时间信息。

挑战地震预报,建川滇地下云图网

成都高新减灾研究所对外宣布,四川——云南开始建设中国首个地下云图网。

这是在地震预警技术已达世界先进水平的情况下,成都高新减灾研究所向地震预报领域进军,挑战这一世界性难题。 

在映秀地震台的门口,也挂上了地下云图网监测站的牌子。

“‘云图’有‘动态’、‘对象’、‘动力学’等内容,还有参考‘天气云图’的背景”,王暾认为,地震预报之所以不成功是因为还未能形成一张地下云图,不能看见和反映地下应力及能量的动态演化图。

川滇地下云图网拟在四川、云南建设2000个地下云图监测站,数据实时传到预报中心,预报中心自动实时处理,生成地下云图,再类似于气象预报的“看图说话”,自动或人工分析、研判地下云图,预报地震。

王暾期待未来1~2年建成川滇地下云图网,再用3年左右地下云图网采集10个左右破坏性地震的案例,进行地震预报的内部技术试验,再进行地震预报的公开试验,若能成功,将通过政府提供地震预报的公开服务。

地震预报也存在不少难点,包括地球的不可入性、地震孕育的复杂性、在同一地点的地震重复发生的小概率性。王暾表示,“川滇地下云图网绕开这些难点,地下云图网监测3年,就能具有10个以上的5级地震的地下云图数据,总结这些云图数据将启发地震预报。”

“川滇地下云图网的主要科学目标是解决浅源即深度小于20千米的破坏性地震的临震预报科技,研究对象是震源深度8-20千米的对人类有破坏性的大地震。”王暾解释说,历史经验表明,对人类有破坏性的地震的震源深度几乎都小于20千米,例如唐山大地震、汶川大地震、九寨沟地震等;但当震源深度小于8千米时,应力和能量积累难以很大,因此震源深度小于8千米的地震震级一般小于5级。

上游新闻见习记者 倪兆中 发自成都

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