日本地处亚欧板块与太平洋板块的边界,位于太平洋火山地震带,地震活动频发。据统计,全球ML > 6.0的地震,超过20%发生在日本。地震和由地震引发的海啸给日本造成了巨大的灾害,日本的紧急地震速报系统对减轻灾害起着重要作用。日本做为全球首个建立地震预警系统的国家,对其经验的借鉴尤为重要。本文将从日本预警系统的构成和技术方法等方面入手对日本预警技术的研究进展以及预警技术取得的重大成果进行全面的论述,进而结合云南地震预警系统现状简述由日本地震预警系统发展带来的启示。
1868年,美国博士Cooper针对旧金山7.0级地震提出地震预警概念(EEW),即利用电磁波比地震波传播速度快、P波比S波传播速度快的原理,在震后利用发震时间、地震波传播时间与地震灾害形成之间的时间差快速科学地估算地震事件的震级、灾害强度、灾害范围及影响,并向可能受到地震灾害影响的地区和对象发布信息(张红才等,2012)。
日本作为地震多发国家,发展地震预警系统显得尤为重要。早在1988年日本的国家铁路系统提出利用单台地震仪记录到的直达P波前3 s信息通过计算相关参数估算地震震级,即UrEDAS系统。2007年10月,日本气象厅(JMA)正式向公众提供地震预警(EEW)服务,是全球首个建立地震预警系统的国家。为了解决同时发生多个地震导致震源位置出现偏差从而高估地震烈度的问题,日本气象厅于2014年引入集成粒子滤波(IPF)方法(Yuki et al,2016);与此同时,为了解决大地震破裂时间长,导致地震烈度被低估的问题,日本气象厅还引入了局部无阻尼运动传播方法(PLUM),并于2018年3月正式将此方法应用于地震预警系统中,进一步提升地震预警能力(杨丽霞等,2021)。
云南地处印度板块与欧亚板块碰撞边界,是一个地震多发省份,其地震具有分布范围广、发生频率高、强度大、灾害重的特点,因此不断发展和完善地震预警系统对减轻地震灾害具有重要作用。2018年,中国地震局将国家地震烈度速报与预警工程提上日程,云南省地震局于2019年4月率先以“先行先试”单位进行预警系统试运行。目前,云南省地震局国家地震烈度速报与预警工程含145个基准站、57个改建基准站、119个基本站、109个改建基本站和810个一般站;地震预警示范项目在滇东北昭通和曲靖会泽地区先建120个一般站,云南省地方配套建设300个一般站。此外,云南地震预警系统还包含覆盖在16个州(市)的746台紧急地震信息服务终端(简称地震预警终端),但其中八成的终端安装在各州市的示范中小学。云南地震预警系统自成立以来经过漾濞MS 6.4、双柏MS 5.1、盈江MS 5.0等多次地震检验,已具备地震烈度速报和发布预警信息能力。但是,与日本地震预警系统相比较,目前国内的地震预警系统还存在震级误差大,震级偏小的特点;且相比于日本地震预警系统的覆盖范围,现有的地震预警系统的覆盖面还不广,存在不少空白点。
地震烈度速报与预警工程是减轻地震灾害损失,保障人民生命和财产安全的生命线工程。日本做为全球首个建立地震预警系统的国家,借鉴其成功经验对不断完善我国地震预警系统建设,切实提高地震预警能力至关重要。
张红才, 金星, 李军, 等. 地震预警震级计算方法研究综述[J]. 地球物理学进展, 2012, 27(2): 464-474. |
杨丽霞, 单振东, 马荣, 等. 模拟PLUM方法在2021年日本福岛县近海M 7.3级地震中的表现[J]. 世界地震工程, 2021, 37(2): 82-89. |
Yuki, Kodera, Jun, et al. Earthquake early warning for the 2016 Kumamoto earthquake: performance evaluation of the current system and the next-generation methods of the Japan Meteorological Agency[J]. Earth, Planets and Space, 2016, 68(1). DOI:10.1186/s40623-016-0567-1 |