2019年6月17日22時(shí)55分在四川省宜賓市長(zhǎng)寧縣（北緯28.39度，東經(jīng)104.94度）發(fā)生6.0級(jí)地震，23時(shí)36分在宜賓市珙縣（北緯28.43度，東經(jīng)104.77度）發(fā)生5.1級(jí)地震。據(jù)央視報(bào)道，在長(zhǎng)寧6.0地震發(fā)生后，成都城區(qū)提前發(fā)出了地震預(yù)警。
圖1 長(zhǎng)寧6.0地震預(yù)警（圖片源于網(wǎng)絡(luò)）
我們急切想知道：什么是地震預(yù)警？地震預(yù)警和地震預(yù)報(bào)是一回事嗎？
一、什么是地震預(yù)警？
“地震預(yù)警”是指在大地震發(fā)生以后，請(qǐng)注意是“地震發(fā)生以后”，在發(fā)生地震附近的地震監(jiān)測(cè)臺(tái)站檢測(cè)到地震，馬上發(fā)出警報(bào)：“我這里地震了！”，從而使距離地震較遠(yuǎn)的地方在破壞性地震波還沒(méi)有到達(dá)之前可以避險(xiǎn)和逃生。
地震是地殼巖石斷裂在極短時(shí)間內(nèi)釋放出大量能量的結(jié)果，這種巨大的能量可以激發(fā)出一種向四周傳播的彈性波，我們稱為地震波（圖2）。
圖2 遠(yuǎn)震的地震記錄
地震波在地震發(fā)生后會(huì)產(chǎn)生兩種類型的波，一種是體波，包括縱波和橫波，其中縱波也稱為P波，橫波也稱為S波?？v波是擠壓傳遞的波，橫波是剪切傳遞的波。另一種是面波，是由縱波與橫波在地表相遇后激發(fā)產(chǎn)生的混合波。大地震發(fā)生后，對(duì)地面造成破壞的主要是橫波，對(duì)建筑物造成強(qiáng)烈破壞的主要是面波（圖2）。
圖3 地震縱波和橫波示意圖
由于地震波的傳播速度每秒僅為幾公里，相對(duì)電磁波的傳播速度每秒30萬(wàn)公里要慢得多，人們就將地震發(fā)生的消息用電磁波手段（電話、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)）迅速地傳給遠(yuǎn)方，在距發(fā)生地震較遠(yuǎn)的地方地震波還未到達(dá)時(shí)收到警報(bào)，從而采取緊急措施進(jìn)行逃生。地震預(yù)警可以減少地震造成的損失，避免次生災(zāi)害的發(fā)生。
二、地震預(yù)警和地震預(yù)報(bào)
有人會(huì)問(wèn)：這明明是警報(bào)怎么能被稱為預(yù)警？
追根溯源，“地震預(yù)警”這個(gè)名詞中的“預(yù)”字往往使人們認(rèn)為是指在地震沒(méi)發(fā)生時(shí)或者地震發(fā)生之前發(fā)出的警報(bào)，這是因?yàn)樵跐h字里“預(yù)”字有預(yù)先之意，所以很多人常常會(huì)把地震預(yù)警和地震預(yù)報(bào)相混淆。地震預(yù)報(bào)是指地震發(fā)生之前發(fā)出的預(yù)測(cè)。需要強(qiáng)調(diào)的是，由于地震是發(fā)生在地殼的內(nèi)部，人類現(xiàn)在還無(wú)法動(dòng)態(tài)觀測(cè)和探測(cè)到地球深部的環(huán)境變化和地震發(fā)生的過(guò)程，因此目前還無(wú)法科學(xué)驗(yàn)證地震發(fā)生的原因及準(zhǔn)確預(yù)測(cè)地震的發(fā)生。
“地震預(yù)警”是從英文“Earthquake Early Warning”翻譯過(guò)來(lái)的。準(zhǔn)確的中文應(yīng)譯為“地震報(bào)警或地震警報(bào)”，而不應(yīng)譯為“地震預(yù)警”。地震預(yù)警容易和地震預(yù)報(bào)混淆起來(lái)。在日本稱“地震預(yù)警”為“地震緊急速報(bào)”，美國(guó)在加州新建立的地震預(yù)警試驗(yàn)系統(tǒng)就稱為“Shake Alert”系統(tǒng)，即震動(dòng)警報(bào)。在中國(guó)盡管一再呼吁不要再用“預(yù)警”這個(gè)詞，但是約定俗成，改起來(lái)也不容易。所以目前所說(shuō)的地震預(yù)警，就是地震警報(bào)！
三、如何進(jìn)行地震預(yù)警？
我們知道，地震發(fā)生后縱波和橫波由震源向外傳播。縱波傳播速度較快，大約6公里/秒，但震動(dòng)相對(duì)較小，破壞性也小。橫波傳播速度較慢，大約3.7公里/秒，攜帶能量大，是地震發(fā)生時(shí)造成破壞的主要元兇。地震預(yù)警系統(tǒng)就是利用震中附近監(jiān)測(cè)儀器捕捉到地震縱波后快速估算地震參數(shù)，比如發(fā)震時(shí)刻、地震強(qiáng)度、地震位置、震中烈度等，并預(yù)測(cè)地震對(duì)周邊地區(qū)的影響，搶在橫波到達(dá)震中周邊地區(qū)之前，通過(guò)電子通訊系統(tǒng)，如廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、電話、手機(jī)、報(bào)警器等發(fā)布警報(bào)信息。
地震預(yù)警需要密集地震觀測(cè)網(wǎng)和智能化的處理系統(tǒng)，這樣才能保證大地震發(fā)生后快速發(fā)出地震警報(bào)，所以人類百年以前的夢(mèng)想，今天才得以實(shí)現(xiàn)。
四、地震預(yù)警的盲區(qū)
地震預(yù)警能不能救命，是不是萬(wàn)能的呢？如果說(shuō)地震報(bào)警是給遠(yuǎn)處的人們發(fā)出地震警報(bào)，那么地震發(fā)生較近的區(qū)域警報(bào)有用嗎？確實(shí)，地震預(yù)警在原理上就存在一個(gè)難以避免的“預(yù)警盲區(qū)”。
圖4 地震預(yù)警盲區(qū)示意圖。紅星為震源，紅房子為地震臺(tái)
如前說(shuō)述，從地震發(fā)生到發(fā)出警報(bào)需要時(shí)間，這個(gè)時(shí)間包括：（1）地震波從震源到達(dá)地震臺(tái)與（2）地震臺(tái)收到地震信號(hào)再判定地震所需時(shí)間的總和。在這段時(shí)間里，地震波照樣傳播，這段時(shí)間對(duì)應(yīng)的是橫波傳播距離，我們稱之為地震預(yù)警盲區(qū)。
假設(shè)最理想的情況是地震臺(tái)正好在大地震的上方，也就是在震中位置。如果地震發(fā)生在12公里深，按照地震縱波傳播速度6公里/秒，則地震縱波傳到地面地震臺(tái)大約需2秒鐘，地震臺(tái)收到地震波后需要進(jìn)行快速的計(jì)算，從而確定前述的地震參數(shù)。目前全球最高水平的計(jì)算需要使用前3秒地震波，這樣最短時(shí)間需要5秒中才能發(fā)出地震警報(bào)，這時(shí)地震縱波已經(jīng)走了30公里左右，地震橫波也已經(jīng)走了將近20公里 ，也就是說(shuō)在地震縱波走過(guò)的半徑為20公里的地方稱為地震預(yù)警的盲區(qū)。顯然在盲區(qū)內(nèi)警報(bào)收到時(shí)，有破壞力的橫波已經(jīng)到達(dá)或過(guò)去了。
對(duì)于中小地震，地震預(yù)警作用有限。而大地震在盲區(qū)以外的一定區(qū)域仍會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈震動(dòng)，具有一定的破壞性，如果進(jìn)行地震預(yù)警，就可以減輕盲區(qū)以外的災(zāi)害，我們把這個(gè)區(qū)域稱為地震預(yù)警的獲益區(qū)。再遠(yuǎn)的區(qū)域，例如地震烈度為6度以下較遠(yuǎn)的區(qū)域，地震預(yù)警的作用也就不大了，稱為地震預(yù)警的無(wú)效區(qū)。所以震級(jí)越大預(yù)警的作用也越大。
預(yù)警的盲區(qū)內(nèi)可能是地震破壞最大的地區(qū)。因此要使地震預(yù)警獲得更大的效益，在技術(shù)上需要盡量縮短處理地震的時(shí)間，但是無(wú)法消滅盲區(qū)。當(dāng)然有研究表明地震警報(bào)對(duì)于盲區(qū)也是有用的，它相當(dāng)于給人以警示，無(wú)需人們?cè)僮陨砼袛嗑涂闪⒓幢茈U(xiǎn)，其次，房屋的破壞并不是橫波到達(dá)就立即破壞。另外人們還可以在得到警報(bào)后立即動(dòng)作，例如切斷電源，減少次生災(zāi)害發(fā)生。
地震預(yù)警在減少地震災(zāi)害方面發(fā)揮了它的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步地震預(yù)警技術(shù)將不斷完善，從而更廣泛地服務(wù)于民眾服務(wù)于社會(huì)。（作者：地球物理信息科普?qǐng)F(tuán)隊(duì)）
