地震預警國家網絡如何織成

地震預警在此次的“4·20”蘆山地震中效果引人注目。震中地震預警臺站在地震災害還未形成前，從震中向外發送地震信息，預警系統在主震發生后第5秒發出了地震預警信息，成都市提前28秒、汶川縣提前43秒、北川縣提前53秒收到地震預警信息。

2013年5月28日，中國第一個具備地震預警和烈度速報能力的工程通過驗收，這意味著我國地震預警技術正在邁過從研究到應用的門檻。

然而，地震預警在中國的突破，仍然面臨著復雜的困境。因為存有誤報、漏報、錯報的風險，相應的法律、法規仍然缺位。在這一背景下，中國的地震預警能力究竟已達到何種水平？近年來又是如何提升的？本刊記者與地震局系統相關專家進行了深入探討。

支持“中國特色”預警方法

蘆山地震1分鐘后，當時，中國地震臺網速報自動測定5. 9級，之后修訂為7級，震級偏差較大。

中國地震臺網中心主任潘懷文在2013年4月20日中午召開的新聞通報會上表示：如何改進這個系統提高其準確性，還需要進一步的努力。這意味著中國地震預警系統本身還需要大的改善。

值得關注的是，中國目前雖然沒有建成覆蓋全國的地震預警系統，但預警項目建設事實上早已啟動。

從2000年開始，中國地震專家，開始對地震預警系統進行探索性研究。正式啟動全面的技術研究和系統建設則是在汶川地震之后。2008年8月，中國地震局向科技部提交國家科技施工計劃，“地震預報系統”的建設被列入國家計劃序列。2009年12月得到批準，并開始實施。

“當時作為科技部的項目，并不是一個建設項目，只是一個科研項目，最初的目的就是從技術上解決地震預警的系統和軟件問題。”中國地震局工程力學研究所副研究員馬強向《瞭望東方周刊》記者回憶道。

從2000年開始，國內開始地震預警技術的跟蹤研究，已逐步形成了成套的關鍵技術，比如地震數據的實時處理，包括如何判別是否地震事件，如何進行在預警級別的秒級的定位等等。在實時連續測定震級、數據的可靠性判定上，作了方法的創新，提升了地震預警系統的可靠性。

在這些方法的基礎上，福建省地震局研發了專業的地震預測軟件，包括地震基本參數的基本測定、烈度速報系統的軟件等，同時形成了支撐軟件的平臺，實時數據流的共享平臺、地震預警信息發布的平臺，模擬在線預警環境的平臺。

“現有的預警方法和系統，我們確實借鑒了美國、日本已有的優點，但是也針對中國地震監測臺網的分布實際，進行了中國特色的創新。”馬強解釋說，中國地震監測數據的處理以秒級來計算的，基于實時的方法，有別于傳統的地震學關于地震參數確定的方法。

這些中國特色的創新，主要針對地震預警的關鍵技術包括系統軟件的研發以及地震臺網的實驗，支持創新的正是中國地震局從2009年開始啟動的項目“地震預警與烈度速報系統的研究與示范應用”項目，屬于國家科技新計劃項目。

據悉，該項目2013年3月進入發改委立項程序，計劃投入近20億元，將利用5年時間，建設覆蓋全國的由5000多個臺站組成的國家地震烈度速報與預警系統。這20億元的“預警項目”，可以說是2008年以后地震研究領域最大的一筆投入。

福建、首都圈兩地先行試驗

隨著項目投入力度的升級，地震預警不再停留在單純的研發層面，而是實地開展地震預警能力提升的實驗，實驗的地點選在了兩個地區：福建和首都圈。

中國地震局地球物理研究所研究員楊大克告訴《瞭望東方周刊》，選擇福建地區和首都圈地區，是因為福建地區處于東南沿海的地震帶，且當地的地震監測臺站比較密集，具備在線試驗的硬件條件。首都圈地區硬件條件也相應具備。

2012年9月，福建省依托現有的125個地震監測臺站，實現了在線的地震預警系統運行，在技術上依次成功處理了2012年9月福建長樂海域3. 3級的地震、福建仙游2. 5級地震，還包括臺灣海域的地震，2012年10月臺灣高雄地震、2013年2月臺灣花蓮4. 8級地震，2013年3月的臺灣南投縣6. 5級地震。

“試驗的系統都進行了地震預警信息產出的處理，雖然沒有對外界發布，但技術上已經達到了想要的效果。”馬強說，“其實對小級別的地震做預警是沒有意義的，現在只是試驗和示范階段，所以小的震級、大的震級都會去處理。震級和烈度必須達到一定程度，才會正式向社會發布。”

那么，眼下中國地震預警究竟可以做到何種程度？馬強解釋說，在破壞性地震發生后，技術上，中國可以實現地震預警信息的無縫產生。

簡單而言，第一步是在地震發生后若干秒內，就能產出地震預警的信息，包括震源的位置、震級大小等；第二步是在1至2分鐘內，形成地震基本參數的連續產出，包括比較準確的發生時刻、震源位置、震級大小；5到10分鐘內，可以知道哪個地方震動比較大，震動有多大，也就是地震烈度的分布。

從技術上看，地震預警在中國的區域范圍內已經成熟。另據悉，從今年開始，會擴大上述試驗的范圍。

蘆山地震預警延時23秒背后

地震預警試驗的系統還接入了云南省、四川省地震監測臺站的數據，從而組成一個虛擬的地震監測臺網。蘆山地震發生時，該系統進行了在線的監測數據處理，可惜，時間上延遲了23秒。

為何延時23秒？從表面看，這一次試驗系統對雅安地震的預警處理不成功，是因為示范區域并不包括四川地區。

這次處理需要從福建地區接入四川、云南的臺網數據，數據從四川的監測臺站傳輸到國家的地震臺網中心，再從國家的臺網中心分發到福建的地震臺網監測中心，而且當時蘆山鎮周圍的監測地震臺站分布稀疏，臺網不夠密集，要等到一到兩個臺同時觸發以后才能給出最后的結果，所以數據傳輸有較大的延遲。

而且，處于試驗階段的福建省地震臺網中心依托的是老式臺網設備，新建的臺網考慮數據延時要求在1秒之內。馬強說，按照這一標準，福建的臺站現已經在改造中。

“大部分地震監測臺站是屬地化管理，臺站監測數據從現場傳輸至省一級的臺網中心，省級中心處理的同時也向國家中心轉發。從傳輸的鏈度上看有些長，環節有些復雜。”楊大克說。

數據傳輸技術缺陷也是存在的，雖然2008年以來，地震監測數據傳輸盡量利用當地可能的條件，各種手段都在更新，部分臺站建立了地面光纖，有些甚至利用衛星傳輸數據。然而，眼下為了提高實時性，發揮地震預警的效果，仍要把數據通信的時間壓縮、再壓縮。

縣級行政單位至少要建立一個強震觀測臺

在地震預警能力的提升中，“地震臺網的建設密度”是反復提及的話題，按照業內人士的想法，臺網布設越密集，就能越早捕獲到地震波，有效預警。

汶川地震之前，中國地震臺網的布局是：每萬平方公里不到兩個臺站，兩個相鄰的臺站間距在100公里左右。此后幾年，在地震多的沿海地區，因為經濟條件好，投入增高，臺網建設密度大為改善。

2008年福建省地震監測臺站的間距在 50公里左右，2009年“地震預警與烈度速報系統的研究與示范應用”項目支撐下，福建省地震監測臺站的臺間距縮短為30公里左右。“在這種條件下做地震預警，只能按照秒級去搶速度，才有時效。”楊大克感嘆。

楊大克指出，其實，在四川所屬的南北地震帶，國家已經投入很多力量，雖然比不上東部沿海地區，但是與中部、西部其他地區比，此條帶上的臺站建設密度已經比較高，達到70至100公里之間。但是，地震預警系統要發揮真正的作用，臺站的密度最好能在30公里左右，不能超過50公里。

根據規劃，今后將對西部很多地區開始臺網的加密建設。全國范圍內，五年內縣級行政單位至少要建立一個強震觀測臺。包括華北在內的四個重點地區將會加強臺網密度的建設。

在臺網的密集建設上，目前，成都高新減災研究所建設的地震預警系統覆蓋面積40萬平方公里，超過了日本地震預警系統所覆蓋的37. 7萬平方公里。

地震局要做的是國家工程，涉及系統的專業數據和具體的標準。專業性的臺網，在地震多發區需要有一定的密度，但也不能布設得過于密集，原因就是地震監測臺站的造價太高。“除了選址有很高的標準，還有基建項目包括數據采集器、傳感器等儀器、儀器室、數據通信線路等，平均下來，一個臺站建設成本最低50萬。”馬強稱地震局對成都高新減災研究所有過關注和支持，該所的臺網建設技術簡單、造價很低，可以在小的區域內密集分布。

“民間機構對于地震臺網的建設也表現出了極大的興趣，我們的防震減災法規定，國家的大網建設好了，在一些地震高發地帶，鼓勵社會資本和力量進入建設，這是有益的補充。”楊大克說。

然而，地震預警不只需要技術層面的突破，還存在很多潛在的制度困境，比如一旦發布預警信息后，如果信息錯誤怎么辦。當前地震局正在著手準備相應的法規草案。

馬強告訴本刊記者，地震局系統并不打算對預警問題做更多宣傳，他本人接受采訪，只想客觀反映我國地震預警技術和研究的新發展，希望輿論不會因此產生更多誤解。