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方舟子:日本提前10秒预测地震类似“打雷预报”
华夏经纬网   2008-06-18 13:47:54   
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  全世界大约20%的大地震发生在日本,在那里发生的大地震,若非伤亡惨重,不太引起关注。6月14日岩手县地震能成为国内的头条新闻,除了汶川地震之后的感同身受之外,恐怕还因为国内媒体报道说日本气象厅提前10秒准确预报了这次地震。于是时评家们纷纷发表“日本气象厅提前10秒预测地震令人尊敬”、“为什么日本能提前10秒预报地震”的评论,批评国内地震局此前“地震预测目前仍是世界难题”、“地震难以预报”的说法是在推卸责任,地震在现在究竟能否准确预报,一时又成为话题。

  这其实是把事先的预测预报和事后的预防预警混为一谈了。这就好像有人看到了闪电后,准确“预报”几秒种后会打雷。其实闪电和打雷是同时发生的,只不过光波速度比声波快得多,远处的人们先看到闪电,再听到打雷,所以可以利用时间差发出“打雷预报”。这次日本的“地震预报”也是类似的“打雷预报”,它不是在地震发生前做出的预测,而是在地震发生后,利用不同地震波的传播速度不同产生的时间差,和地震赛跑,赶在地震波前头发出预警。

  地震在地下震源发生后,释放出的能量以两种波的形式传播,一种是挤压岩石产生的压缩波(简称P波),它的振动方向与波的传播方向一致,所以又叫纵波,它让地面上下颠簸;一种是剪切岩石产生的剪切波(简称S波),它的振动方向与波的传播方向垂直,所以又叫横波,它让地面左右摇晃。横波比纵波强得多,振幅是纵波的3~10倍,是造成地震灾害的主要因素。但是横波的传播速度较慢,大约每秒4公里,而纵波的传播速度大约每秒7公里。

  于是不难想到,能否利用这两种波速的时间差,一旦监测到纵波,就赶在破坏性强的横波到来之前发出预警呢?预警的时间可能只有几秒或十几秒,虽然来不及疏散人群,但是来得及采取切断煤气、停止发电、停驶高速列车等措施,防止次生灾害。如果距离震中足够远,预警时间甚至有可能长到几十秒。汶川地震的震中映秀与受灾最严重的北川的直线距离约120公里,如果在映秀监测到纵波后就立即向北川发出预警,那么北川就可以有约30秒的反应时间,甚至足以组织学生撤离教学楼了。

  原理虽然简单,要据此建一个全国性地震预警系统,却不容易。至少要具备三个条件:首先要有密集的地震台网,及时监测全国各地的情况。日本在全国建了1000个地震台,大约20公里就有一座。其次,对收集来的数据要能做高速、有效的分析、估算。不仅要能快速确定震中,而且还要根据初步监测到的纵波估计出地震的强度,向可能被地震危及的地区发出预警。日本规定只有在烈度达到5弱以上时才发出预警。烈度和震级不一样,震级是根据地震在震源释放的能量大小测定的,烈度则是根据地震在各地的破坏程度估计的,在日本烈度达到5弱时,抗震性能较差的房屋墙壁可能出现开裂,书架可能会倒,大致相当于中国烈度的7度。此外,有关部门还要能对预警做出快速反应。收到预警后,电视台、电台自动播放通知,电厂自动停电,电梯自动在最近的楼层停下、开门,等等。

  这是一个昂贵的浩大工程,在现在也只有日本有开发它的财力、能力和意愿。日本自2004年2月起开始测试全国地震预警系统,到2006年6月止,共发布了855次预警,其中只有26次是假警报,效果似乎不错,因此在2007年10月正式投入使用。正式使用后该系统暴露出很大局限性,都是在数据分析、计算上出了问题。今年1月26日石川县地震,预警系统估计烈度只有4,所以没有发出预警,而实际烈度是5弱。4月28日冲绳县宫古岛地震,预警系统倒是发出了预警,但是是在地震发生10秒后发出的,比横波慢了4秒,而且实际烈度只有4,而不是估计的5弱。5月8日茨城地震更离谱,预警系统在地震发生近1分钟、做了9遍计算后才确定这次地震的烈度为应该发出预警的5弱,这时地面已摇晃了40秒了。当时很多人批评这个耗资巨大的系统没有用处,气象厅的人辩护说那是因为这些地震都处于预警的边缘,如果是更大的地震就会估计得更准。果然,这次岩手县地震发生4秒后即发出了发生5弱(后修正为6强)地震的预警,让附近的仙台有了10秒以上的准备时间。究竟因此挽救了多少生命还很难说,但显然挽回了人们对预警系统的信心。

  除了实际使用中的问题,预警系统还存在无法克服的矛盾:破坏最严重的震中地区来不及预警,离震中越远则预警时间越长,但是地震破坏也越小,就越不需要预警。不过,这是目前人类能想到的最好的地震预警方法了。有人说现在能预警10秒,以后就能预警10分、10小时……乃是不了解预警原理的浪漫想象。和地震赛跑,受制于地震波速度,提高成绩的余地很小。(方舟子)

来源:中国青年报

转自中新网

 

责任编辑:虞鹰

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