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假如2008年前已建地震预警技术系统遭遇汶川地震会怎样?

  早在1868年就有美国学者Cooper提出了建设地震预警技术系统的设想,美国、日本、墨西哥等国、欧盟、以及我国台湾等地区都在探索和研发地震预警技术。但直到最近20来年才在墨西哥、日本等国逐步建成面向公众,并取得一定程度实效的地震预警技术系统。

  2011年日本“3·119.0级地震后,日本气象厅通过手机短信、电视和电台等方式,向宫城、岩手、福岛诸县的公众提前825秒发布了地震预警信息的报道,引起了刚刚经历汶川地震灾难的中国人的广泛关注。我国地震部门在“十五”期间已着手安排地震预警技术的前期探索,把建设地震预警技术系统列入了“十二五”防震减灾规划,地震部门加大了对关键技术的研发和区域试验的力度,努力筹划建设全国性地震预警技术系统的立项,四川有民营科研机构(企业)与一些市县防震减灾部门积极建设地方地震预警技术系统,开展试验性探索。

  近年,有关地震预警的学术研讨与技术交流比较频繁。实际上,国内各方面的专家,在建设思路上,有一定的共识,都想建设一个能覆盖应强化监测的强震多发区和该保护的城镇、村寨的,台距大约2030公里的密集地震台网,与一个现代化信息收集、处理和发布中心。当台网中或边缘某处发生地震,预警信息中心利用所快速收集到的离震中最近的几个台站记录的初始几秒地震纵波(P波)资料快速测定地震三要素,然后,应用传播速度极高(30万公里/秒)的视频、广播、手机等现代信息传播手段向地震横波(S波)尚未到达的地区发出强烈地震波(即地震灾害)即将到达的预警信息。

  为说明建设这样的地震预警技术系统的意义和可能遇到的问题与局限性,不妨假设2008年前已经建设了这样的系统,并运行正常,那么,“5·12”汶川8.0级地震突然来袭,映秀、成都市区、北川等不同地方会得到怎样的预警信息?对避险、减轻伤亡会有多大好处?或者还会有什么别的问题,存在什么样的局限性?

  汶川县映秀镇距离震中(北纬31.0°,东经31.4°)只有11公里,对建(构)筑物破坏起主要作用的S波的传播速度大约每秒3点几公里,只需3秒或略长一点的时间就能到达映秀镇,而利用近台测定地震三要素至少需要510秒,显然来不及预警了。也就是说,映秀镇位于汶川8.0级地震预警的盲区里。一般认为,地震预警的盲区半径约为30公里。汶川县的漩口镇、水磨镇,都江堰市及其所辖虹口镇、向峨乡都在盲区里。日本“3·119.0级地震的预警介绍中没有具体的盲区报道,是因为震中在海洋里,最近的岸边城市——仙台市的震中距也有125公里。可是,对于大陆地震的预警来说,地震盲区是现有技术系统一个不可忽视的固有缺陷。

  成都、德阳、绵阳等市区的震中距约70135公里,有可能得到十几秒到二十几秒的预警时间。可是,这三个市区并没有因汶川地震倒房子,怎样评价这样的预警,恐怕仁者见仁,智者见智。反对者会说,不倒房子,不必发预警,预警信息可能起副作用。支持者会说,有了预警,知道是汶川发生大震,这里的市民就不会那么慌了。笔者倾向后一种意见,因为汶川地震时的成都、德阳、绵阳市区虽然没倒房,但墙裂、掉瓦、家具翻倒等损坏现象比比皆是,震感之强烈,已经不可能让人们还保持原有的工作和生活状态。因此,不必过分担忧预警信息扰民。公众早点知道比较接近真相的震情,有利于较快地恢复正常秩序。这种情况,在日本“3.11”地震的预警中也曾出现。例如,东京距震中约380公里,也没有倒房,在震感来临前约1分钟,电视节目突然被响亮的警报声打断,日本广播协会(NHK)插播地震预警。对此,日本人也有不同评论,似乎还是肯定意见居多。当然,如果向那些更远,没有或只有轻微震感的地区发布预警信息,恐怕就弊多利少了。这也是预警信息发布必须注意的问题。

  北川老县城在汶川地震时基本被毁,与映秀一样,地震烈度高达Ⅺ度。这两个城镇都在极震区内,也可以说,它们都在宏观震中区里。可是,预警盲区半径约30公里是以微观震中起算的,北川县城离微观震中约120公里,按照距离计算可以有二十几秒的预警时间。但是,预警的强度一定会严重偏低。

  测定震级偏低是现有地震预警技术系统的另一个固有缺陷。因为通常测定震级需要某种地震波的最大振幅数据,而预警系统必须在几秒钟内完成测定,不可能等待包含最大振幅的各种地震波全部到达。尽管各国科学家们想尽了办法,可以只用前几秒的地震波资料测定震级,但至今尚未解决所测定震级偏低的问题。

  说北川可能得到的预警强度严重偏低,是因为除了测定的震级偏低,还受汶川地震的地震动衰减具有明显方向性的影响。从映秀沿着发震断裂朝北东方向衰减很慢,而在垂直龙门山断裂带方向,地震动衰减很快。北川的震中距比绵阳市区的大,而北川的地震动强度却比绵阳的强得多,导致两地灾害差异极大就是这一特性的明证。汉旺(震中距约90公里)、青川(震中距约250公里)等沿着龙门山断裂带较远的城镇,也都可能有预警时间,但预警强度也必定严重偏低。北川、汉旺、青川等地既可能有预警时间,又必定预警强度严重偏低的事实启示我们,在大陆,尤其是我国西部地区推进地震预警技术,还应该重视地震动衰减方向性问题。

  (作者:韩渭宾


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