8月8日21時19分，四川阿壩州九寨溝縣(北緯33.20度，東經(jīng)103.82度)發(fā)生7.0級地震，震源深度20千米。截至8月9日10時，地震已造成13人死亡、175人受傷。

　　很多人注意到，幾乎在九寨溝地震發(fā)生的同時，地震預(yù)警(ICL)APP在不到20秒的時間內(nèi)連續(xù)發(fā)布了5條推送，提前71秒為成都市的用戶提供預(yù)警信息;汶川居民也通過電視上出現(xiàn)的地震，及時獲得地震預(yù)警信息。而這套預(yù)警系統(tǒng)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，正是成都高新減災(zāi)研究所。

　　本文圖均為：微信公眾號：環(huán)球科學(xué)ScientificAmerican圖(除署名外)

　　很多人對地震預(yù)警系統(tǒng)的了解始于2013年4月20日的四川蘆山地震。在這場7.0級的地震中，ICL地震預(yù)警系統(tǒng)為成都贏得了28秒的預(yù)警時間。事實(shí)上，從2013年起，ICL已經(jīng)連續(xù)預(yù)警了38次造成了破壞的地震，且無漏報、誤報。該系統(tǒng)是如何進(jìn)行地震預(yù)警的，當(dāng)?shù)卣饋砼R時，它能為我們提供怎樣的幫助?

　　成都高新減災(zāi)研究所官網(wǎng) 圖

　　全球的預(yù)警系統(tǒng)

　　要理解地震預(yù)警的機(jī)制，我們需要首先掌握地震波的傳遞方式。在地殼內(nèi)部傳播的地震波有兩種，一種是速度較快，但破壞性較弱的縱波，其在地殼中的傳播速度約為5.5千米/秒～7千米/秒;另一種是破壞性較強(qiáng)的橫波，地震對地表造成的破壞主要拜其所賜。橫波的傳播速度較慢，為3.2千米/秒～4千米/秒。如下圖所示，地震發(fā)生之時，震源附近的地震監(jiān)測儀首先捕捉到縱波信號，并將數(shù)據(jù)傳遞到預(yù)警中心。當(dāng)2~3個臺站的信息匯總，預(yù)警中心將分析這些信號，并發(fā)出預(yù)警。由于電波的傳播速度是遠(yuǎn)快于地震波的30萬千米/秒，因此預(yù)警信息有可能在破壞形成之前，通過智能手機(jī)、廣播電視、微博、地震預(yù)警信息接收服務(wù)器等終端，發(fā)送至將會受到地震影響的區(qū)域。理論研究顯示，如果預(yù)警時間為3秒，可使人員傷亡比例減少14%;如果為10秒，人員傷亡比例可減少39%。

　　地震預(yù)警系統(tǒng)原理示意圖。原圖：日本氣象廳

　　縮短響應(yīng)時間、提升預(yù)警準(zhǔn)確率的一個關(guān)鍵因素，是地震臺網(wǎng)的建設(shè)。地震預(yù)警系統(tǒng)的原理圖清晰地展示了地震臺密度與預(yù)警時間之間的密切關(guān)系。在汶川地震發(fā)生時，我國有的地震帶上幾百千米也沒有一個臺站，并且中國地震臺網(wǎng)過去主要用于科研，沒有考慮到預(yù)警功能。4年前，成都高新減災(zāi)研究所所長王暾在接受《環(huán)球科學(xué)》采訪時表示，要成功預(yù)警，每隔30千米甚至25千米就需要有一個臺站。在這個問題上，成都高新減災(zāi)研究所專門針對地震預(yù)警研發(fā)了一款監(jiān)測儀。這種監(jiān)測儀的響應(yīng)速度很快，能在地震發(fā)生后更短的時間內(nèi)采集數(shù)據(jù);同時，它還能對地震波進(jìn)行首輪智能分析。且與兼具其他科研功能的臺站相比，其造價十分低廉。

　　目前，成都高新減災(zāi)研究所已建成延伸至31個省市區(qū)的、覆蓋面積220萬平方千米的世界的地震預(yù)警系統(tǒng)，覆蓋人口6.6億人，占我國地震預(yù)警一線區(qū)面積的90%。而在4年前，其覆蓋面積僅為54萬平方千米。

　　成都高新減災(zāi)研究所官網(wǎng) 圖

　　作為墨西哥、日本之后第三個具有地震預(yù)警技術(shù)能力的國家，我們雖然起步較晚，但無論是從預(yù)警盲區(qū)半徑、響應(yīng)時間等指標(biāo)，還是近年來的實(shí)際預(yù)報效果來看，中國的ICL地震預(yù)警系統(tǒng)都處于全球地位。但這一成績無法掩蓋的，是一系列尚待解決的難題。

　　難題待解

　　一個尷尬的問題是，預(yù)警系統(tǒng)可以為周邊地帶提供預(yù)警，但卻對受破壞最嚴(yán)重的震中地區(qū)無能為力。由于預(yù)警的形成需要地震波抵達(dá)數(shù)十千米外的至少2個臺站，此時橫波對震中的破壞已經(jīng)形成，這就是所謂的“預(yù)警盲區(qū)”。目前，ICL的預(yù)警盲區(qū)能達(dá)到的最小范圍，是以震中為圓心，21千米為半徑畫的一個圓。這一范圍，相當(dāng)于7級地震破壞的區(qū)域。預(yù)警盲區(qū)的范圍可以通過提高臺網(wǎng)密度、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)傳輸和處理的實(shí)時性等手段得以縮小，但對于震中地區(qū)的居民來說，預(yù)警總是會來得太晚。

　　預(yù)警系統(tǒng)的另一個技術(shù)問題在于，地震“第一報”的準(zhǔn)確率。由于單臺監(jiān)測儀的誤報和錯報率可能很高，因此第一報會采用至少2個臺站的數(shù)據(jù)。但即使如此，第一報的誤差依然存在。例如，日本“3.11”地震達(dá)到了9級，但預(yù)警第一報的震級只有4.3級。對于蘆山地震，成都高新減災(zāi)研究所第一報的震級為4.3級，誤差也較大。王暾表示，收集到更多破壞性地震的數(shù)據(jù)，對改進(jìn)第一報的準(zhǔn)確度有很大幫助。

　　今天上午，中國地震臺網(wǎng)中心研究員孫士鋐在分析九寨溝地震和剛剛發(fā)生的新疆精河地震時表示，2008年以來，中國一直處于地震相對頻發(fā)期，四川新疆連續(xù)發(fā)生較強(qiáng)地震也再次說明，這個頻發(fā)期仍在繼續(xù)。這一結(jié)論讓眾多群眾憂心忡忡。人們迫切希望能預(yù)知這類災(zāi)難——從每次地震發(fā)生時出現(xiàn)的各種云朵、動物“預(yù)言者”就可見一斑。但事實(shí)上，全人類都還沒有破解“地震預(yù)測”這一難題。至少在對人類有所幫助的時間尺度上，地震是無法預(yù)估的。但這些年的研究為我們打開了另一扇窗，只要安裝了相應(yīng)預(yù)警軟件，并且在平時做好地震發(fā)生時的緊急避險、逃生預(yù)案，地震發(fā)生時的生存幾率將大大提升。