地震來(lái)臨提前知，地震預(yù)警是怎樣做到的？

2022年9月5日12時(shí)52分，四川甘孜州瀘定縣發(fā)生6.8級(jí)地震。有不少媒體報(bào)道，地震發(fā)生前，四川、重慶居民發(fā)了自己手機(jī)中的地震預(yù)警，其中一名重慶網(wǎng)友預(yù)警截圖顯示，“64秒后地震橫波到達(dá)重慶市江北區(qū)，震中四川瀘定，預(yù)警震級(jí)6.9級(jí)，震感較強(qiáng)。”

（圖片來(lái)源：光明日?qǐng)?bào)）

2019年6月17日22時(shí)55分，四川省宜賓市長(zhǎng)寧縣（北緯28.34度，東經(jīng)104.90度）發(fā)生6.0級(jí)地震，震源深度16千米。

在6.0級(jí)地震波到達(dá)成都市區(qū)之前，成都多個(gè)小區(qū)和學(xué)校響起了“地震預(yù)警”的報(bào)警聲，安裝在小區(qū)的擴(kuò)音喇叭用倒計(jì)時(shí)的方式，向居民告知地震波即將到達(dá)的消息。地震發(fā)生后，多位成都市民拍攝了地震預(yù)警的視頻并發(fā)到網(wǎng)上。成都高新減災(zāi)所與應(yīng)急管理部門聯(lián)合建設(shè)的大陸地震預(yù)警網(wǎng)，成功預(yù)警本次地震。

地震預(yù)警圖

（圖片來(lái)源：作者自制）

地震預(yù)警系統(tǒng)是什么，為什么可以預(yù)警地震的發(fā)生呢？

由于地震波作為一種機(jī)械波，其傳播速度要遠(yuǎn)慢于電磁波，所以，在地震發(fā)生時(shí)，預(yù)警感應(yīng)裝置在監(jiān)測(cè)到地震波后，將信息傳輸?shù)筋A(yù)警中心，預(yù)警中心通過(guò)計(jì)算確定是否需要發(fā)布預(yù)警信息，一旦地震影響達(dá)到響應(yīng)程度，就可以通過(guò)電視、短信等途徑發(fā)布地震預(yù)警信息，在地震波來(lái)臨時(shí)，有一定的預(yù)警時(shí)間。

所以，一套完整的地震預(yù)警系統(tǒng)需要有感應(yīng)裝置，預(yù)警中心計(jì)算處理裝置、通訊裝置（預(yù)警信息發(fā)布裝置）、預(yù)警信息接收裝置和配套緊急處置與避險(xiǎn)預(yù)案五部分組成。大家通過(guò)手機(jī)安裝的APP，短信，或電視信號(hào)接受到的信息就屬于預(yù)警信息接收端。

地震預(yù)警系統(tǒng)工作原理示意圖

（圖片來(lái)源：成都高新減災(zāi)研究所官網(wǎng)）

那么地震預(yù)警系統(tǒng)為什么可以預(yù)警地震的發(fā)生呢？答案是時(shí)間差。

準(zhǔn)確的來(lái)說(shuō)有兩個(gè)時(shí)間差：一個(gè)是地震來(lái)臨時(shí)，從震源到我們感受到地震波有個(gè)時(shí)間差——不同地震波傳播速度之間的時(shí)間差。地震波分為三種，一個(gè)是縱波，一個(gè)是橫波，一個(gè)是表面波，縱波最快但危害低，面波最慢但危害程度最高，橫波均居于兩者中間。這就是為什么地下放了個(gè)“大炮仗”（震源瞬間發(fā)出能量），而我們感覺(jué)到的卻是一個(gè)短暫的持續(xù)過(guò)程，因?yàn)槭堑卣饚追N波依次傳送過(guò)來(lái)。離震中近的波持續(xù)得短，離得遠(yuǎn)的甚至可以感覺(jué)中間好像停了一下，然后又開始震了，這并不是你的錯(cuò)覺(jué)。

（圖片來(lái)源：作者供圖）

說(shuō)個(gè)一般人不想知道的經(jīng)驗(yàn)，地震來(lái)臨時(shí)，人的感覺(jué)先是抖，后是晃，然后是又抖又晃。第三種感覺(jué)來(lái)臨時(shí)，才是地震的真正危害開始。只不過(guò)三種波不僅傳播速度和傳播的能力不一樣，而且人對(duì)這三種波的感知能力也不一樣。如果人距離震中比較遠(yuǎn)，那么可能只能感知到表面波這種破壞力比較大的地震波了。

（圖片來(lái)源：作者自制）

另一個(gè)就是機(jī)械波和電磁波傳播的時(shí)間差。

這是因?yàn)闄C(jī)械波之間的時(shí)間差比較有限，因?yàn)榈卣鸩ㄖg的傳播速度一般在5km/s到15km/s之間，特別是對(duì)于危害大的淺源地震，是比較難以區(qū)分的，而電磁波的傳播速度是300000km/s，傳播時(shí)間幾乎可以忽略不計(jì)，這就是地震預(yù)警的關(guān)鍵所在。

網(wǎng)友還有時(shí)間拍攝地震預(yù)警信息，然后再去避難。雖然在地震預(yù)警信息中已經(jīng)包含的地震烈度的信息，但我們?nèi)匀徊唤ㄗh這么做，因?yàn)榈卣饋?lái)臨每一秒彌足珍貴，每一秒都是技術(shù)人員搶來(lái)的。

地震預(yù)警裝置建設(shè)成本高 震中地區(qū)難以預(yù)警

當(dāng)然，地震預(yù)警也有自身的短板。

首先是地震預(yù)警裝置的建設(shè)成本問(wèn)題，像前面的機(jī)制原理圖那樣，后面集中設(shè)置裝置并不需要額外的建設(shè)，可以與其他有此功能的設(shè)備共享，但地震預(yù)警裝置不同，理論上建設(shè)越多的預(yù)警裝置就越準(zhǔn)確，反應(yīng)就越及時(shí)，但成本上不允許我們這樣做。所以就像下圖演示那樣，地震預(yù)警的感應(yīng)器不能恰好位于震中，因?yàn)檫@會(huì)形成一個(gè)先于預(yù)警感應(yīng)器遭受到地震波的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域我們只能寄望于震源較深，橫波和面波的時(shí)間差足夠?qū)嵤┑卣鸨茈y預(yù)案。

（圖片來(lái)源：作者自制）

其次，對(duì)于淺源地震，影響最大的震中和周邊位置，地震預(yù)警的時(shí)間可能幾乎為零或者只有幾秒，因?yàn)檎鹪丛綔\，縱波和面波的時(shí)間差越短，預(yù)警開始的時(shí)間就越晚；越是離震中近，接受機(jī)械波的時(shí)間越早，而接受到預(yù)警的時(shí)間幾乎是一樣的，這就很難保證位于震中附近人員提供足夠的時(shí)間進(jìn)行避險(xiǎn)。而事實(shí)上，震中附近遭受的地震的沖擊最大，可以說(shuō)這是地震預(yù)警機(jī)制不可能解決的問(wèn)題。

地震預(yù)警是為了盡可能給大家的創(chuàng)造避險(xiǎn)的時(shí)間和機(jī)會(huì)?！靶≌鸩挥门埽笳鹋懿涣恕彪m然有一定的道理，但積極的避難意識(shí)，以及災(zāi)后各種自救行為，會(huì)提高你抵抗災(zāi)難的能力；而且，隨著預(yù)警機(jī)制的推行，各種自動(dòng)化預(yù)案的實(shí)施，地震警報(bào)來(lái)臨的一瞬間，計(jì)算機(jī)就可以接手實(shí)施預(yù)案，如切斷電源，緊急停下高速列車，自動(dòng)封閉一些儲(chǔ)藏危險(xiǎn)物場(chǎng)所等，防止因地震造成的次發(fā)傷害。

總而言之，地震預(yù)警雖然可以讓震中區(qū)域以外的人員提前知道地震波的來(lái)臨，但更多的是需要完善的地震防災(zāi)減災(zāi)預(yù)案以及參與人群良好的避震訓(xùn)練，這樣才能實(shí)現(xiàn)“面對(duì)天災(zāi)不慌張，有序協(xié)同求生存”。

參考文獻(xiàn)：

1. 《Natural Disasters》第六版 作者[美]Abbott P.

2. 《地球的災(zāi)難-地震.火山及其他地質(zhì)災(zāi)害》作者[美] 喬恩·埃里克森

3. 《自然災(zāi)害》第四版 作者：陳顒 史培軍

出品：科普中國(guó)

制作：荊博（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)）

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