和地震“赛跑”

    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，是不太会引起关注的。2008年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”几秒钟后会打雷。其实闪电和打雷是同时发生的，只不过光波速度比声波速度快得多，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作出的预测，而是在地震发生后，利用不同地震波的传播速度不同而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达几十秒。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，但要据此建一个全国性地震预警系统，并不容易。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公里就有一个。其次，对收集来的数据要进行高速、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，只有在地震烈度达到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。在日本地震烈度达到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，大致相当于中国地震烈度的7度。此外，有关部门还能对预警作出快速反应。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，到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的局限性，都是在数据分析、计算上出了问题。2008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分钟后才确定这次地震的烈度应该为发出预警的5弱，这时地面已摇晃了40秒。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秒后即发出了达到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，但是离震中越远则预警时间越长，地震破坏也越小，就越不需要预警。不过，这是人类目前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……这些只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。</p>

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