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“无所不至”的日本地震预警

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与仍是世界难题的地震预报不同,地震预警已经在多个国家形成了具有一定规模的系统。日本是世界上最早建立实时地震预警系统的国家,能够在地震爆发后极短的时间内,向相关地区的民众传达地震波将要到达的信息,并且尽可能地将各种特殊情况考虑在内,使预警信息“无所不至”。

 地震预警(Earthquake Early Warning)与地震预报或预测不同。地震预报是对尚未发生、但有可能发生的地震事件事先发出通告;地震预警则是指在地震发生以后,抢在地震波传播到设防地区前,向设防地区提前几秒至数十秒发出警报,以告知当地人们采取应急措施,减少伤亡。目前,地震预报仍是世界难题,而地震预警已经在日本、美国、墨西哥、土耳其等国家形成了具有一定规模的系统。

日本位于环太平洋地震带上,地震频繁,平均每年地震多达约1500次,日平均地震发生率在4次左右。为了应对这一情况,减少伤亡,早在1989年,日本的铁道技术研究所就开发出了世界上第一个实用性的地震预警系统,投入新干线列车运营管理。2004年8月1日,日本的全国性地震预警系统试运行,2006年正式运行。该系统能够在地震爆发后极短的时间内,向相关地区的民众传达地震波将要到达的信息,并且尽可能地将各种特殊情况考虑在内,使预警信息通知到人,“无所不至”。

日本地震预警利用地震源产生的两种地震波的传播速度差异实现,日本气象厅通过采集和分析数据,可以估算出震源位置、地震强度、范围和到达时间等信息并利用高速传播的电磁波进行及时发布。

地震的震源主要会产生两种地震波:一种为P波,即使地面发生程度较低的上下震动的纵波,破坏性较弱但传播速度较快,每秒约为4至7公里;另一种为S波,即使地面发生较强横向震动的横波,具有很强的破坏力但传播速度较慢,每秒约为 2至5公里。尽管P波和S波的传播速度随介质而改变,但二者速率之比总为1.7,这种差异使地震预警成为可能。

从1995年开始,日本政府的防灾科学技术研究所在从北海道到九州地区鹿儿岛长达数千公里海岸线的近海,每隔20公里埋设一台24小时监测的地震监测仪,到1996年已经建成全国范围内的高敏感度地震观测网络。地震发生后,震源附近的地震仪首先监测到P波,日本气象厅通过对地震仪采集到的数据进行分析,可以立刻估算出震源位置、地震强度等信息,更重要的是可以估算出危害较大的S波的传导范围和到达相关地区的时间。系统还会持续接收第二个和第三个地震仪传输的数据并进行综合分析以得出更加精确的信息。

对于的预警信息的发布,日本采用广播电视部门、电信运营商增值服务和地震安全服务厂商市场运作和公益服务相结合的方式来实现。电磁波的传播速度达到每秒近30万公里,远超过地震波,这也是及时的通知成为可能。

日本放送协会NHK等广播电视机构负责向公众及时传达预警信息。一旦通过专线接收到日本气象厅的预警信息可以在没有人工干预的情况下迅速发出警报。

2007年10月1日,日本气象厅推出了“紧急地震速报”,能够在地震发生后几秒到几十秒的时间内向公众发出地震警报。日本放送协会NHK等广播电视机构承担了向公众及时传达预警信息的任务。NHK为国家公共广播机构,在法律上有义务播放紧急通知。NHK东京涩谷的广播中心内有一台通过专线和日本气象厅相连的“前端处理器”,一旦接收到气象厅发出的警报,它将立即把警报转发给各地的下属电视台,同时,“前端处理器”还把有关信息发送到“紧急地震速报服务器”,这台服务器具有图像生成和语音合成的功能,能根据接收到的警报信息,生成受影响地区的名单和文字并合成播放警报信息的语音,随后NHK所有的电视频道将插播图文,电台也将中断正常播音,转而播发合成的语音警报。这一系列流程可以全部自动完成,甚至不需要人工干预,因此可以极为迅速地发出警报。文字和声音的警报通常使用五种语言,除日语外还有英语、普通话、韩语和葡萄牙语。

民众也可以通过电脑软件等方式接收警报,如安装软件SignalNow Express后,设置好地区,速报就会以编钟音警告,同时弹出窗口告知用户地震发生地点、震级、震度以及预计地震到达时间。

除此之外,日本70%的城市安装在天台、街道、公务车等处的户外扬声系统也在第一时间发布地震警报。

即使电视、收音机等处于关闭状态,日本的电视台和广播电台也可以通过发射控制信号使其自动开机发出警报。此外,公众还可以购买专用的地震预警信号接收器,接收气象厅发布的地震预警信息。 

NHK所有的电视频道(地面和卫星)和电台广播,以及日本其他的商业电视频道都使用一套紧急警报系统。通过该系统,电视台或广播电台可以发射出一个特别的控制信号,使具有紧急警报接收功能的电视机和收音机自动开机,并发出警报声。 

公众也可以购买专用的地震预警信号接收器, 通过无线电或互联网接收警报,并进行液晶显示和声音提醒。NHK还开发了可以装在收音机里的接收芯片,2005年的价格仅约为1美元。

日本电信运营商普遍开展了地震预警服务,用户可通过短信、电子邮件、应用软件等接收地震警报。

2007年11月26日起,日本电报电话公司(NTT)出售的大部分手机都搭载了短信通知地震警报的功能,其它运营商之后也纷纷效仿。用户可以通过订阅服务,免费接收地震警报短信或电子邮件。智能手机通过设置或下载应用软件也可以实现接收警报。

为了使残疾人能够接收到地震预警信息,日本专门开发了“信息无障碍”的技术和设备。

面向盲人和视觉障碍人士,NHK开发了盲文互动触摸屏,以及可以将文本信息通过语音合成技术播报出来或者将字幕转化为大号字体或者高对比颜色的设备。NHK还开发了向有听力障碍的人提供实时信息的设备,通过语音识别将电视里的实时解说转化为文字显示在电视屏幕上。

除了媒体和电信运营商,交通、电力、医疗、建筑等特殊的行业部门和公司也可以通过专线接收到地震预警信息或安装速报感应系统,避免产生更多次生灾害。

交通领域,如高速列车上都安装了速报感应系统,快速运营的新干线和地铁可以根据地震速报,实施自动减速和停车;一些城市的电梯里也安装了类似感应系统,在接到地震速报后就停止运行;在煤气、电力、防火等领域,一些与速报系统关联的防范设备也开始被大量使用,如煤气管内安装了感应装置,一旦发生地震,煤气会自动关闭。建筑工地和医疗机构等也能够在接收到预警信息后马上停止作业,减少可能的伤亡。

 文章部分内容参考:

日本气象局官方网站 http://www.jma.go.jp/

NHK官方网站https://www.nhk.or.jp

Erika Yamasaki: 

What We Can Learn From Japan's Early Earthquake Warning System

陈会忠,侯燕燕,何加勇,王东彬:《日本地震预警系统日趋完善》

李志坚:《争秒夺秒,救命速报——日本如何发出地震警报》

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