電視和收音機突然播放警報聲:“嘀……嘀……嘀……嘀……,。請注意強烈振動,!”,。這就是日本開發(fā)的,、趕在感覺到震動前發(fā)布通知的“緊急地震速報”。在2011年3月11日發(fā)生東日本大地震以后,,相信很多日本人聽到這個聲音后都會精神緊張,。
“緊急地震速報”是日本氣象廳提供的警報系統(tǒng)之一。當推測地震的最大震級會達到5級以上時,,該系統(tǒng)就會向有可能發(fā)生4級以上強震的地區(qū)發(fā)出警報,。
從警報的發(fā)送次數(shù)來看,從3月11日發(fā)生東日本大地震到4月28日上午,,日本氣象廳共發(fā)布70次以上的警報,。2009年的發(fā)送次數(shù)只有3次,2010年也不過5次,,由此可見此次震災的規(guī)模之大,。
備受關(guān)注的緊急地震速報究竟是以怎樣的機制運行的呢,?本文將為讀者介紹一下緊急地震速報系統(tǒng)的現(xiàn)狀。
2006年開始投入使用
緊急地震速報服務于2006年開始向企業(yè)提供,。2007年10月起開通了面向普通消費者的服務,。
工作原理如下。日本氣象廳和防災科學技術(shù)研究所配備在各地的地震儀捕捉到地震的初期微震P波(primary wave)后,,在主震S波(secondary wave)到來之前發(fā)出速報(圖1),。P波的傳播速度一般為約7km/s,比S波(約4km/s)傳播速度快,,利用這種時間差,,及早提醒人們做好防范。日本氣象廳通過分析P波的數(shù)據(jù),,在幾秒內(nèi)推測出地震規(guī)模和波及范圍,,并向?qū)ο蟮貐^(qū)發(fā)出警報。
圖1:緊急地震速報工作原理 在震源附近測量地震波(P波,,初期微震)以推斷震源、規(guī)模及震級等,。在地震引起的強烈震動(S波,,主震)開始之前發(fā)出速報,發(fā)送給電視,、收音機,、手機、防災行政無線及專用接收終端等,。 |
日本的廣播電視在收到氣象廳發(fā)出的警報后,,立即通過電視和收音機進行播報。并通過手機運營商發(fā)送給手機用戶,。采用的是由基站端單向發(fā)出信息,、強制所有對象手機接收的“播報通知功能”。由于通過不同于普通通話和數(shù)據(jù)通信的優(yōu)先路徑發(fā)送,,因此不會受到頻帶擁擠和數(shù)據(jù)包集中所帶來的延遲的影響,。
緊急地震速報中使用的地震儀設(shè)在日本全國約1000個網(wǎng)點(圖2)。其中,,氣象廳設(shè)置的多功能型地震儀約有200個網(wǎng)點,。地震儀由Takamisawa Cybernetics和明星電氣供貨。地震儀尺寸跟電飯煲的內(nèi)膽相當,,其中配備有3軸加速度計,。過去采用的是速度計,但發(fā)生巨大地震時速度計被震斷的話就不能測量了,,因此改成了用加速度計測量運算的方式,。
圖2:全國約1000個網(wǎng)點設(shè)有地震儀 緊急地震速報中使用的地震儀設(shè)在氣象廳的約200個網(wǎng)點(圖中的紅點)和防災科學技術(shù)研究所運營的高靈敏度地震觀測網(wǎng)(Hi-net)的約800個網(wǎng)點(圖中的黃點),。(本圖由日本氣象廳提供) |
浮現(xiàn)出的課題
雖然得益于緊急地震速報,有人能在地震中確保安全,,但該系統(tǒng)的問題也日益突出,。首先是“誤報”多。據(jù)氣象廳介紹,,東日本大地震后的70次警報中,,有44次是不準確的速報。其次是該系統(tǒng)在支持智能手機方面還進展緩慢,。
首先是誤報問題,,日本氣象廳指出原因在于“兩個小規(guī)模地震同時在接近的區(qū)域發(fā)生時,緊急地震速報系統(tǒng)會把它當作一次大地震給出預測值”,。因此,,不僅要提高系統(tǒng)準確度,還要增設(shè)地震儀以掌握更加詳細的情況,。“‘未捕捉到地震波’這種信息也是重要數(shù)據(jù)”(氣象廳),。
支持智能手機方面,知名手機運營商正在加快腳步,。比如,,軟銀移動將使2011年夏季款中除部分機型外的所有終端支持該系統(tǒng)。
NTT DoCoMo到夏季,,將使現(xiàn)有智能手機支持發(fā)送緊急地震速報的機制“Area Mail”,。擬于2011年冬季發(fā)布的支持LTE服務“Xi”的智能手機將能夠使用基于Area Mail新方式“ETWS”的緊急地震速報。“通過導入ETWS,,發(fā)送時間將能夠縮短1~2秒”(NTT DoCoMo代表董事社長山田隆持),。KDDI也表示“今后所有機型都將支持該系統(tǒng)”(KDDI代表董事社長田中孝司)。
防備大地震的發(fā)生
除緊急地震速報外,,強化海嘯速報體制也是重要課題,。目前,大部分的做法是根據(jù)陸上地震儀的數(shù)據(jù)來推測海嘯,。“在盡量靠近震源的海上觀測地震比什么都重要”(東京大學生產(chǎn)技術(shù)研究所海中工學國際研究中心教授浦環(huán)),。因為如果能在靠近震源的海底觀測到地震,那么發(fā)生地震時能贏得10秒左右的避難時間,,發(fā)生海嘯時能贏得10分鐘左右的避難時間(圖3),。如果能有10分鐘時間,向高處逃生的可能性也會增大,。
圖3:盡量靠近震源進行觀測 在海底設(shè)置地震海嘯儀,,模擬了P波的到達時間(南海地震時)(a)。黃線上的數(shù)字表示P波到達所需要的秒數(shù),。地震海嘯儀“DONET2”的電纜和觀測點(圖中的藍點)的設(shè)置場所現(xiàn)在正在調(diào)整,。如果在海底設(shè)置觀測網(wǎng),,與使用陸上觀測網(wǎng)相比,能夠更快通報地震和海嘯(b,,c),。另外,串本和室戶岬深入斷層內(nèi),,因此海嘯到達時間為零,,但實際上會稍晚到達。(圖由JAMSTEC繪制) |
日本氣象廳已在御前崎海底設(shè)立了地震海嘯觀測點,,與緊急地震速報系統(tǒng)相連,。這被叫做“在線型”,用一根海底電纜直接連接到地震儀和海嘯儀上使用,。
另一種是以日本海洋研究開發(fā)機構(gòu)(JAMSTEC)為中心正在開發(fā)的“節(jié)點型”,。其通過名為“節(jié)點”的分支裝置配置各種傳感器。正準備作為“地震海嘯觀測監(jiān)測系統(tǒng)(DONET1)”設(shè)在紀伊半島的熊野灘上,。另外,,臺灣也啟動了類似的項目。以上系統(tǒng)均由NEC制造,。
節(jié)點型系統(tǒng)的特點是,,從面上設(shè)立觀測點,提高了預報的準確度(圖4)?,F(xiàn)在,在紀伊水道海域正考慮設(shè)置“DONET2”,,目標是配合DONET1,,將東海、東南海,、南海地震所造成的損害降至最小,。
圖4:節(jié)點型系統(tǒng)“DONET1”的概要 JAMSTEC從2006年起,已在紀伊半島的熊野灘上設(shè)置了20個觀測點,。獲得的地震和海嘯數(shù)據(jù)不僅傳給JAMSTEC,,還傳給了日本氣象廳等。(圖由JAMSTEC繪制) |