我国地震预警系统的初步设计与研究
环科1201 黄琛翔0121208270104
摘要:目前，中国的地震预警系统仍处于起步阶段，通过对地震预警系统的远离介绍以及对比发达国家的地震预警系统，中国应该借鉴改进，根据实际情况，提高和完善自己的地震预警系统，将地震的生命财产损失降至最小。
关键词: 地震; 地震预警系统; 原理方案
The preliminary design and research of our country's earthquake early warning system
HUANG chen xiang
Abstract: at present, China's earthquake warning system is still in its infancy stage, through to the far away from the introduction and contrast of the earthquake early warning system for earthquake early warning system in the developed countries, China should draw lessons from improvement, according to the actual situation, to improve and perfect their own earthquake early warning system, will be to minimize losses of lives and property of the earthquake.
Key words: earthquake; Earthquake early warning system; The principle scheme
地震是一种会给人类社会带来巨大灾难的自然现象。在众多的自然灾害中，特别是在造成人员伤亡方面，全球地震灾害造成的死亡人数占全球各类自然灾害造成的死亡人数总数的54%，堪称群灾之首。在20 世纪(1900~1999 年)，全球有高达180 多万人被地震夺去了生命，平均一年约 1.8 万余人死于地震,经济损失达数千亿美元。进入新世纪以来，地震灾害不断，似乎还有愈演愈烈之势。
2003年12月26日伊朗巴姆发生了6.6级地震，造成了3.1万人死亡，3万人受伤，使具有千年历史的巴姆古城毁于一旦。2005年10月8日，巴基斯坦地震造成了8.6万人死亡，一万人受伤，九千余人失踪。2008年5月12日，我国汶川地震，造成了6万余人的死亡。作为一种自然现象, 地震最引人注目的特点是它的猝不及防的突发性与巨大的破坏力。
因此，地震预测与预警显得尤为迫切与必要。地震预测是公认的世界性的科学难题，是地球科学的一个宏伟的科学研究目标。如能同时准确地预测出未来大地震的地点、时间和强度，无疑可以拯救数以万计乃至数十万计生活在地震危险区人民的生命；并且, 如果能预先采取恰当的防范措施，就有可能最大限度地减轻地震对建筑物等设施的破坏，减少地震造成的经济损失，保障社会的稳定和促进社会的和谐发展。
1 地震预警系统
目前，中国在法律上规定由专门的地震工作机构提出预测意见，然后由国务院或有关政府部门发布地震预报[1]。其他一些国家，如日本、墨西哥、美国等则更多地采用地震预
警系统来应对地震的威胁，而且已经取得了一定的成效。
地震发生后，地震波从震源向四面八方散发。这些地震波主要包括纵波（P）、横波（S）、瑞利波（R）及拉夫波（L）。从造成的震害来看，P 波S 波>L 波>R 波。另外，电子信号的传输速率（30×104km/s）也远远大于地震波的（约10 km/s）速度。因此，基于地震P 波与S 波的速度差、电磁波与地震波的速度差，科学家们发明了地震预警技术【2】。
把地震预警技术运用到实际之中就形成了地震预警系统。地震预警系统是一套可迅速侦测地震并藉由地震灾区之预估发布警讯的系统，一般情况下，其通过一个声音或图像或是两者都有的警告信号提示强烈摇晃的地震波在数秒内即将来袭。
地震预警系统的预警方式主要有 2 种，一种是地震参数预警，另一种是地震动值预警。地震参数预警利用台站的P 波或S 波确定出震级、震源深度、震中距等参数，从而确定预警的范围和级别。此种方式所需的决策时间长，但有效性高。地震动值预警直接利用地震动值是否超过给定的阈值来判断预警，它既不区分P 波与S 波震相，也不确定地震的有关参数，有效性较低。另外，根据与预警目标区（城市或重大工程场地）距离的远近，又可分为异地震前预警和本地P 波预警2 类。
地震预警系统的基本硬件组成为：地震监测系统（数字化实时强震仪）→通信系统（电话线、无线拨号上网、中继站）→控制中心（计算机和专业软件）→警报发布系统（手机、电子媒体、政府）。整套地震预警系统的特点应该是高度集成、实时监控、飞速响应，尤其是飞速响应这一点至关重要。因为地震预警系统其实就是在与地震波赛跑，多跑赢1s，就能多获得1 s 的应对时间【3】。
1.1 日本地震预警系统
日本是世界上最早正式启用地震预警系统的国家，采用在地震震中附近的地震台，在大地震发生后，快速确定和认定大地震，发出警报，利用电波速度远比地震波传播速度快的原理，使离震中较远的地方在地震波最大震动还没有到达时，就得到发生大地震的消息警报。视离地震远近不同得以获得10几秒到几十秒的逃生机会。
日本气象厅在2007年宣布从10月1日起,建成了大地震预警系统（EEW）,开展地震预警服务。这次预警可能就是这个系统发出的。日本气象厅所属的地震台站和日本防灾技术所的地震台网组成了世界上最密集的地震观测网,相当于每隔7~10 km就有一个地震台,具有很好的实施地震预警条件。日本气象厅提供发布的大地震预警系统,日文叫“紧急地震速报”,我国称为“地震预警”。
EEW 的预警主要归功于日本境内密集分布的地震测站（大约每20 km 1 座），以及计算机能够迅速计算出地震发生地点与震波传播方向的能力。当地震发生后，邻近震源的地震测站会根据所收到的P 波信号，首先判断地震强度。一旦地震震级在4 级以上（根据日本气象厅地震震度分级），相当于麦加利地震烈度（Mercalli intensityscale）的6～7 级时，EEW 便会发出预警【4】。
经过几年的实践,日本地震预警系统日趋完善,这次3.11地震,对于远在400 km以外的日本首都东京地区在强烈的地震波未到达之前,很多公众就收到了地震警报。3.1地震发生后,在东京日本广播公司(NHK)和民营电视网会中断正常节目播放,迅速插播地震警讯,并搭配警报声。首都东京地区的民众在约1分钟后感觉到这次地震首波的强大震动,高耸的建筑物摇晃不已,大批民众逃到户外避难。这次地震的实践表明,地震预警系统对于东京地区是发挥了很好的预警作用【5】。
1.2美国加州地震预警系统
目前，美国加州综合地震台网（CaliforniaIntegratedSeismic Network，CISN）正在进行地震预警系统方面的测试。其中，在北加州测试的ElarmS 系统（Earthquake Alarm
中国是一个多地震的国家，唐山大地震，汶川大地震，青海玉树地震，四川雅安大地震等都让中国的人民收到了不同程度的生命财产损害。目前，中国的地震预警系统仍处于起步阶段，通过对比发达国家的地震预警系统，中国应该借鉴改进，根据实际情况，提高和完善自己的地震预警系统，将地震的生命财产损失降至最小。
参考文献：
【1】杨马陵，沈繁銮，王正尚．预警等级预报———一种新的地震预报发布形式和对策的思考[J]．国际地震动态，2004，8：1-12.
【2】袁志祥，单修政，徐世芳，等．地震预警技术综述[J]．自然灾害学报，2007，16（6）：216- 223.
【3】李山有，金星，马强，等．地震预警系统与智能应急控制系统研究[J]．世界地震工程，2004，20（4）：21- 26.
【4】饶芳.日本地震预测与预警系统. e-Science, 2008(2): 79-80
【5】陈会忠,侯燕燕,何加勇, 王东彬. 日本地震预警系统日趋完善[J].
国际地震动态, 2011,4
【6】赵纪东，张志强. 地震预警系统的发展、应用及启示[J].地质通报,2009,4
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