2019年6月17日22時55分在四川省宜賓市長寧縣（北緯28.39度，東經(jīng)104.94度）發(fā)生6.0級地震，23時36分在宜賓市珙縣（北緯28.43度，東經(jīng)104.77度）發(fā)生5.1級地震。據(jù)央視報道，在長寧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，請注意是“地震發(fā)生以后”，在發(fā)生地震附近的地震監(jiān)測臺站檢測到地震，馬上發(fā)出警報：“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有到達之前可以避險和逃生。
地震是地殼巖石斷裂在極短時間內(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，對地面造成破壞的主要是橫波，對建筑物造成強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，相對電磁波的傳播速度每秒30萬公里要慢得多，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）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時收到警報，從而采取緊急措施進行逃生。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
有人會問：這明明是警報怎么能被稱為預(yù)警？
追根溯源，“地震預(yù)警”這個名詞中的“預(yù)”字往往使人們認(rèn)為是指在地震沒發(fā)生時或者地震發(fā)生之前發(fā)出的警報，這是因為在漢字里“預(yù)”字有預(yù)先之意，所以很多人常常會把地震預(yù)警和地震預(yù)報相混淆。地震預(yù)報是指地震發(fā)生之前發(fā)出的預(yù)測。需要強調(diào)的是，由于地震是發(fā)生在地殼的內(nèi)部，人類現(xiàn)在還無法動態(tài)觀測和探測到地球深部的環(huán)境變化和地震發(fā)生的過程，因此目前還無法科學(xué)驗證地震發(fā)生的原因及準(zhǔn)確預(yù)測地震的發(fā)生。
“地震預(yù)警”是從英文“Earthquake Early Warning”翻譯過來的。準(zhǔn)確的中文應(yīng)譯為“地震報警或地震警報”，而不應(yīng)譯為“地震預(yù)警”。地震預(yù)警容易和地震預(yù)報混淆起來。在日本稱“地震預(yù)警”為“地震緊急速報”，美國在加州新建立的地震預(yù)警試驗系統(tǒng)就稱為“Shake Alert”系統(tǒng)，即震動警報。在中國盡管一再呼吁不要再用“預(yù)警”這個詞，但是約定俗成，改起來也不容易。所以目前所說的地震預(yù)警，就是地震警報！
三、如何進行地震預(yù)警？
我們知道，地震發(fā)生后縱波和橫波由震源向外傳播?？v波傳播速度較快，大約6公里/秒，但震動相對較小，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)震時刻、地震強度、地震位置、震中烈度等，并預(yù)測地震對周邊地區(qū)的影響，搶在橫波到達震中周邊地區(qū)之前，通過電子通訊系統(tǒng)，如廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)、電話、手機、報警器等發(fā)布警報信息。
地震預(yù)警需要密集地震觀測網(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，所以人類百年以前的夢想，今天才得以實現(xiàn)。
四、地震預(yù)警的盲區(qū)
地震預(yù)警能不能救命，是不是萬能的呢？如果說地震報警是給遠(yuǎn)處的人們發(fā)出地震警報，那么地震發(fā)生較近的區(qū)域警報有用嗎？確實，地震預(yù)警在原理上就存在一個難以避免的“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
如前說述，從地震發(fā)生到發(fā)出警報需要時間，這個時間包括：（1）地震波從震源到達地震臺與（2）地震臺收到地震信號再判定地震所需時間的總和。在這段時間里，地震波照樣傳播，這段時間對應(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大約需2秒鐘，地震臺收到地震波后需要進行快速的計算，從而確定前述的地震參數(shù)。目前全球最高水平的計算需要使用前3秒地震波，這樣最短時間需要5秒中才能發(fā)出地震警報，這時地震縱波已經(jīng)走了30公里左右，地震橫波也已經(jīng)走了將近20公里 ，也就是說在地震縱波走過的半徑為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)警報收到時，有破壞力的橫波已經(jīng)到達或過去了。
對于中小地震，地震預(yù)警作用有限。而大地震在盲區(qū)以外的一定區(qū)域仍會產(chǎn)生強烈震動，具有一定的破壞性，如果進行地震預(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)警的無效區(qū)。所以震級越大預(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間，但是無法消滅盲區(qū)。當(dāng)然有研究表明地震警報對于盲區(qū)也是有用的，它相當(dāng)于給人以警示，無需人們再自身判斷就可立即避險，其次，房屋的破壞并不是橫波到達就立即破壞。另外人們還可以在得到警報后立即動作，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。（作者：地球物理信息科普團隊）
