5个地震重点预警区将实现“秒级预警”覆盖全国还需多久
5个地震重点预警区将实现“秒级预警”
包括华北、东南沿海、新疆天山中段和拉萨周边等地区；计划2023年在全国范围内形成地震预警能力
“四川长宁6·17地震”发生后不到一天，成都高新减灾研究所的“地震预警”火了。但鲜为人知的是，福建省作为“国家地震烈度速报与预警工程”的先行示范区，已逐渐形成官方推广样本的“福建经验”，并自2018年起，正式对外发布预警信息。
今年4月18日，台湾花莲县海域发生6.7级地震，福建省地震预警系统在震后26秒发布地震预警第一报，为福建各地赢得45至96秒不等的预警时间。
目前，我国已建立具有自主知识产权的地震预警技术系统，并陆续在京津冀、福建、兰州和川滇交界地区建成预警示范系统上线运行。但仅福建地区初步建起覆盖全省、具有明确规范的地震预警信息服务体系，并向社会实际提供服务。
“福建地震预警”手机APP截图。福建省地震局供图
一个广受关注的问题是，地震预警服务何时能覆盖全国？距离全面的地震预警能力，我们还有多少路要走？
“令人安心”的警报声
台湾花莲6.7级地震发生时，福建省晋江市新侨中学的初一学生柯靖怡正趴在教室课桌上午睡。这是期中考的第二天，大家像往常一样午休，为下午的考试做准备。
突然，教学楼的4个高音喇叭同时响起一阵急促的警报声，伴随着“请注意避震”的语音提示。声音来自安装在校门口和教学楼入口处的定制化地震预警信息发布终端。此刻，终端机顶部的警报灯亮起，屏幕弹出破坏性地震波达到此地的倒计时，下方注有发震时间、地点、震级、本地烈度、震中距等信息。老师立即组织学生避震和疏散。
由于学校常年组织避震疏散演练，大家对这套流程“已经很熟练”：根据应急预案，一楼师生直接疏散，柯靖怡所在的二层及更高楼层的人则留在教室，躲进课桌边上的“三角区”，用书包顶在头上，待喇叭发出“警报解除”的声响，再疏散到操场上。
震感来袭。在这座抗震设防烈度为7度的教学楼内，二楼的感受并不明显，四楼的学生感到些许摇晃。“当时有一点怕，但是不慌。”柯靖怡说，收到预警信息后，比较安心。
福建省晋江市新侨中学校长陈良平介绍学校安装的地震预警信息服务终端的情况。中国地震局供图
她回忆，在学校安装预警终端前，因为不知道何时有地震、震级多大，大家只能“凭感觉”。有一次楼上搬桌子，有同学以为发生了地震，立刻躲到桌子底下。
“地震预警信息发布终端内置有智能芯片，与福建地震台网的大数据库连接，预警触发后就自动发出警报。”该终端设备的开发、维护商，厦门帝嘉科技有限公司副总经理黄基础介绍，终端机顶部共有红、橙、黄、蓝四个预警灯，对应本地预估烈度的四个警报级别。预警时机器会同步播放语音，通过外接扩音设备和学校广播系统等可扩大传播效果。
福建省地震局震害防御处处长危福泉介绍，福建省建立的这套地震预警信息服务体系，可向全省单位和个人提供包括地震预警信息、地震速报信息、地震烈度速报信息在内的地震预警服务。截至今年5月31日，福建已建成地震预警信息发布终端8976处，累计移动客户端下载用户36000个。
根据计划，到2020年，福建共将在全省18400个学校、社区(村)建设地震预警信息专用接收终端。同时，该终端将作为全省预警信息发布“一张网”的重要组成部分，为其他灾害预警信息的快速发布提供服务。
“从实验室走出来”的技术系统
信息服务是地震预警系统到达公众的“最后一公里”。一次预警的完成，需要地震监测网络、地震数据处理系统、信息发布系统等一系列环节组成的技术系统作为前端支撑。
长宁6·17地震发生后，“地震预警”引发前所未有的关注。
在福建地震监测预警中心，福建省地震局监测中心总设计师韦永祥站在一块由波形图、地图和各类图表组成的大屏幕前，让技术人员在电脑中输入模拟一次台湾海峡地震的信息参数，来演示地震发生时，系统监测并生成预警信息、在终端上发布的过程。
福建省晋江市地震预警信息发布分中心，技术人员模拟演示终端机发出预警信息的情景。新京报记者 周依 摄
演示开始后，大屏幕上的参数和图像急剧变化。在一旁的六块小屏幕上，实时显示着全省各台站的监控界面、预警发布界面等画面。
这一系统于2012年9月在福建上线运行。此前，中国地震局从理论研究到实践，进行了长期的探索和准备。
我国关于地震预警系统的研究工作，早自2001年就已开始。“国家地震烈度速报与预警工程”项目副总设计师、副总工程师，中国地震局工程力学研究所副所长李山有回忆，研究初期主要是进行地震预警相关技术的探索性工作，例如地震预警的可行性研究，震级、震中位置、预测烈度等地震预警参数的实时快速估算研究，“主要集中在理论、方法层面”。
“2008年四川汶川地震后，中国地震局意识到我国在减灾手段方面还不够丰富，尤其是灾情获取时效性偏弱。”李山有介绍，中国地震局随后组织实施了国家科技支撑计划《地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用》项目，最早在福建省开展技术研究和示范运行。
项目于2010年3月在福建启动，2012年9月依托福建省地震监测台网开始试运行，于2013年2月通过中国地震局组织的测试。
李山有说，通过这个项目，中国地震局掌握了地震预警系统的关键技术。在充分借鉴国外地震预警参数算法和墨西哥、日本系统建设经验的基础上，中国研发出了具有自主知识产权的地震预警技术系统。
系统随后在中国地震台网中心、工程力学研究所的强震动台网中心、地球物理研究所、甘肃、河北、北京、天津、上海、四川、云南、广西和重庆等10余家地震台网中心推广应用，陆续在京津冀、兰州和川滇交界地区建成预警示范系统进入试运行。
“走在前面”的福建省，则在经历了晋江预警信息发布试点、扩大试点范围和全省范围全面铺开三个阶段后，于2018年终于面向全省公众正式提供地震预警信息服务。
速度和准确度的“博弈”
在地震预警系统研发的同时，“国家地震烈度速报和预警工程”项目孕育诞生。2015年6月，项目获得国家发改委批准，并于2018年6月完成初步设计，进入实施阶段。
根据“国家地震烈度速报和预警工程”项目计划，到2023年，将在全国范围形成地震预警能力。但要形成完善的地震预警能力，还有很多难点待解决。
“对预警来说，速度和准确度永远是矛盾的统一。”李山有解释，地震预警系统要在数秒内，利用少量台站和地震初期观测数据来估算地震参数和影响场，技术难度极大，强调速度就会使处理结果存在较大误差，强调准确度就会使处理时间加长。
李山有介绍，目前地震震中位置比较可靠的测定，需要纵波到达并触发3个以上台站，震级估算则通常需要至少1个台站3秒以上的纵波波形数据。根据我国大量数据试验的结果，仅用纵波3秒的数据发出的第一报往往不准确，小地震往往估计地震震级偏大，中等强度地震基本接近实际震级，而对于大地震往往估计的震级偏小。
“即使在实时、持续的数据处理中，触发的台站和记录的信息也是有限的，且对大震来说，这个时候地震的破裂还没有停止，这都是技术上需要进一步解决的难题。”李山有说。
同时他指出，第一报处理结果在首个台站触发后至少4秒才能发出，在此时横波已经从震中向外传播了20多公里。所以，预警警报发出时，地震破坏性横波已经覆盖了一片区域，就是地震预警的盲区。“尽管我们在努力尽量缩短数据处理的时间，但是震中及附近地震破坏最强的区域恰好就处于地震预警盲区之内，减灾效果有限。”
解决速度和准确度之间矛盾的一个重要手段，就是加大台网密度。福建省地震局计划在“十三五”期间，通过新建、改造和升级台站等方式，建设120个基准站、85个基本站和1100个一般站，将台网密度缩小至10公里左右。
根据“国家地震烈度速报与预警工程”计划，全国将在五年(2018年-2023年)内建设15391个台站，重点区内台站之间的平均间距缩短为约12.5公里。
“地震预警系统是个庞大复杂的全自动化系统，保证全系统百分之百正常率是十分困难的。”李山有说。
“国家地震烈度速报与预警工程”实施负责人、中国地震台网中心项目管理部主任王松介绍，后期系统将进一步加大包括软件平台、信息网络建设在内的大数据处理和发布中心建设力度。
推进中的信息发布立法
相对于技术来说，更难突破的，是如何让地震预警真正在社会上发挥作用。
“地震预警从原理上具有技术本身的局限性，具有引起社会问题的风险，地震预警技术和软硬件问题目前已经初步解决，其减灾实效的发挥不再单纯是技术问题，而成为了一项社会问题。”李山有说。
向社会发布地震预警信息，不仅仅是“发”的问题，更需要解决的是发布主体法律授权和社会协作等诸多问题，要完善配套规章和标准体系，要对信息受体进行宣传和培训。
在预警信息发布的主体权方面，中国地震局认为，地震预警信息发布适用于《防震减灾法》第二十九条的规定，即“国家对地震预报意见实行统一发布制度……任何单位和个人不得向社会散布地震预测意见。任何单位和个人不得向社会散布地震预报意见及其评审结果”。
“地震预警的最终目的是减轻人员伤亡和财产损失。近期，有社会公司利用自建简易台网，对外无限制、无规则发布所谓的‘预警信息’，把‘误报’诡辩为‘演习’，把对不具有破坏性区域的提醒变为‘预警’，这些都是与地震预警的概念和目的相背离的，而对民众本身，也只能起到‘狼来了’的效果。”李山有指出，地震预警信息是公益性的，其信息的发布主体、发布内容等需要进一步规范。
发布范围也是需要考虑的因素。“大地震发生时，如果不加区别地向全国海量用户发布预警信息，一方面技术上难以实现秒级发布，另一方面容易造成社会恐慌等问题。”李山有说，因此，地震预警系统在监测到地震后会估算出可能遭受破坏的区域，然后精准地率先向这些区域的用户发布预警信息。当然，为了稳定距离震中较远但震感强烈而无破坏可能区域的人心，可以在震后1-2分钟发布比地震预警结果更准确的自动地震速报结果。
王松介绍，目前地震预警信息发布相关的立法工作正在推进中，各省在陆续推进地方法规且已有五省予以发布，中国地震局也正从全国层面推动相关立法，“《防震减灾法》应该是这项立法的依据，会在此基础上进一步作规范。”
从2015年开始，福建、甘肃、云南、陕西、辽宁五省陆续出台省级地震预警管理办法，均明确规定地震预警信息由省政府通过全省地震预警系统统一发布。
地震预警信息由省级地震部门统一发布的重要原因是，破坏性地震的影响范围往往涉及多个地市级甚至省级行政区域。
李山有解释，强震影响区域可能包括邻近行政区域，但本地预警系统只有在地震波到达辖区台站时才能开始处理，会耽误时间使预警效果打折。同时，本地台网处理网外地震，定位和震级估算的误差都相对较大，与邻近地区台网确定的参数可能不同。如果多地台网确定了不同的预警参数同时向社会发布，不仅会让民众感到迷茫，也给政府应急救援处置带来影响。
基于此，“国家地震烈度速报与预警工程”建设了省级预警平台及全国性预警平台，采取两级处理(国家级、省级两级数据处理平台)、三级发布(国家级、省级、重点预警区地市级发布平台)的形式来处理发布地震预警信息，以确保预警信息的唯一性。
我们与“地震预警服务”的距离
国内已有多个省正推进“国家地震烈度速报与预警工程”省级子项目，开展地震预警系统建设工作。
据报道，四川作为“国家地震烈度速报与预警工程”的先行先试区，预计今年底基本实现地震预警服务能力。辽宁省、浙江省分别将于2020年、2021年试运行地震预警系统。甘肃、山西、山东、江西、湖北等省的子项目正在建设中，计划于2022年完成建设。湖南将于2022年实现地震预警台站全省覆盖。安徽子项目将新建一个省级地震烈度速报与预警中心，安装10个紧急地震信息服务终端，目前已完成项目招标并确认终端安装地址。同时，安徽省地震局正会同省司法厅开展地震预警立法调研。
王松介绍，按照“国家地震烈度速报与预警工程”计划，国内设立了5个地震重点预警区，分别为华北地区、南北地震带、东南沿海地区、新疆天山中段和拉萨周边地区。“除新疆天山中段、拉萨周边地区两处重点预警区全部划在其所在省内外，其余均为跨省。”
这意味着，重点预警区内各省需“协同作战”。王松说，如南北地震带从川滇、陕甘直到内蒙古的一部分，跨度较大。这一片由于比较特殊的地质构造，历史上大的破坏性地震较多，就需要统筹考虑。此外，华北地区也不仅仅是“首都圈”，东南沿海地区除了福建以外，还包括部分广东和海南的地区。
项目完成后，这些地震重点预警区将达到“秒级预警”能力，即震中区域发生地震后几秒到十几秒之间，就能够向目标区域发布预警。其他地区将实现分钟级的远场大震预警能力。
王松介绍，目前，项目建设处于第一阶段。从正式实施到现在一年左右的时间内，主要的精力放在台站建设工作上，包括征租地、土建招标等。目前约一万个台站的设备已经完成招标。
“建设完成后，地震预警要真正地发挥作用，还需要提升公众意识。”王松说，这包括收到预警后知道采取何种应急措施，还包括对预警作用的正确认知，“既要避免‘无用论’，也不能将它神化”。
未来，在实际应用中，地震预警服务对象的范围还将扩大。王松说，地震预警服务的潜在用户非常广泛：政府可以根据这些信息指挥救援力量、物资往哪投入；高科技企业因生产环节对稳定性要求非常高，预警可以减少损失；医疗方面，提前几秒收到预警，一些手术或许可以停一停，等晃动结束再继续。这些在以往人们的认识中是较少的，将来地震预警服务的覆盖面非常广泛。
新京报记者 周依
