城市地震預警系統研究

張思祺

(華北理工大學，河北 唐山 063000)

引言

我國由于處在環太平洋地震帶和亞歐地震帶之間，地震災害頻發。地震的發生總是伴隨著人員的傷亡、經濟的損失、疼痛的折磨和親人的離去。有數據顯示，自1900年以來，地震造成我國55萬人死亡，占全球地震死亡人數的53%；1949年以來，我國22個省(自治區、直轄市)發生了100多次破壞性地震，其中東部地區14個省，造成27萬余人喪生，占全國各類災害死亡人數的54%[1]。在20世紀里，全球陸地共發生8.6級以上的特大地震三次，其中中國發生了兩次；全球發生兩次導致20萬人死亡的強烈地震也都在中國，一次是1920年寧夏海原地震，死亡人數達到23萬余人；一次是1976年河北唐山大地震，死亡人數達到24萬余人。這兩次地震死亡人數之多，在全世界也是絕無僅有的[2]。由此可見，我國常年承受著地震帶來的危害。因此為了減少這種損害，防震減災就顯得尤為重要了。而防震減災最為有效且最經濟的方法就是做好地震預警。城市地震災害的預警更是重中之重，城市具有人口密集，建筑物集中并且高樓居多的特點，因此城市地震災害具有嚴重的破壞性。而且城市地震災害有連鎖效應，易引發次生災害，由地震災害引起的誘發災害往往更為嚴重。城市地震災害會引發火災、瘟疫、毒氣污染、水災、滑坡、地面塌陷、心理疾病等，往往超過直接地震災害損失的幾倍[3]。所以做好城市地震預警不僅可以大大減少地震造成的人員傷亡還會減少大量的經濟損失。

1 地震與地震預警

地震是種自然現象，地震的產生是因為地殼的運動和地殼內部變化，地殼之間互相擠壓碰撞或者火山爆發等使得地殼產生過大的能量。這種能量就是地震的震源，由震源產生地震波，地震波傳遞給地面，由此造成人們感知的地震動。地震波分為P波、S波和L波，其中P波為縱波，縱波破壞性最弱，且最先到達震中，縱波的傳播速度為5.5～7.0km/s；S波為橫波，橫波破壞力較大，比P波晚抵達震中，橫波的傳播速度為3.2～4.0km/s；L波為面波，面波是縱波和橫波傳播過程中相遇后混合而成，面波的破壞力最強，它只可以沿著地表傳播，面波是造成地震災害的主要因素[4]。

地震預警分為早期預警、中期預警和長期預警。其中早期預警在抗震減災中發揮著重要作用。傳統的地震預警系統是通過監測地震波進行地震預警的。地震開始破裂時，是以地震波的形式向四周傳播的，當人們通過預警系統接收到P波后，迅速計算出地震相關參數，并馬上利用電磁波向目標區域提出預警。因為電磁波的傳播速度約為3×105km/s，遠大于P波的傳播速度。這樣可以在破壞性的S波和L波到來之前有所準備，以此達到預警效果。

2 地震預警系統研究

地震預警系統一般包括：地震監測臺網、地震參數快速判測系統、警報信息快速發布系統和預警信息接受終端。在整套系統中，速度是核心。只有爭分奪秒的搶在地震波之前，完成預警系統的每一步，因此預警系統應具有高速性、實時性[5]。據研究表明，地震預警時間提前三秒時傷亡將減少14%；提前20秒時，傷亡將減少63%[6]。因此預警系統的處理速度至關重要。

3 我國地震預警系統存在的問題

目前我國地震預警系統存在著一些缺陷。

(1)地震臺站密度低。由于我國地域廣闊，需要大量的地震臺站，但地震臺站需要高額的費用，因此我國地震臺站設置的密度不足，嚴重影響了地震監測信息的收集。

(2)地震預警信息發布不及時。從監測到地震信息，再進行信息處理，發布警報信息，最后各個終端接受預警信息。每一步都涉及到數據的傳輸，由于目前數據傳輸時存在延遲，因此嚴重影響預警信息發布的及時性。

(3)社會公眾參與有限。雖說我國受地震危害極大，但目前我國社會公眾對于突發事件(如地震災害)的應急措施及應對災害的心理承受力都較薄弱。并且政府對于各類災害的宣傳教育工作力度不夠[7]。因此加大了地震災害的危害性。

4 完善我國地震預警系統的對策

針對目前地震預警系統存在的問題，提出以下幾點解決對策。

(1)利用手機進行地震預警。手機的普及率越來越高，因此移動通訊站也越來越多。我們可以利用移動通訊站作為預警信息的傳輸途徑，這樣不僅可以解決地震臺站密度不足問題，還可以減少預警信息的傳輸延遲，提高預警速度。我們可以借鑒氣象預警，將地震預警與手機通訊關聯在一起，提高預警系統的預警能力。

(2)普及地震預警知識并進行地震逃生演練。我國應設置專門的災害應急必修課程，從學生開始培養。在社區同樣可以設置定期的災害預警講座等，并組織地震逃生演練。也可以利用學校組織學生及家長進行地震預警知識的學習和逃生演練。從而提高社會公眾對突發事件(即地震)的應急意識，在地震災害來臨時做到自救或互救。