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地震预测（Earthquake Prediction）与地震预警（Earthquake Early Warning）看起来很像，前者希望在地震发生前几个小时、几天甚至几个月便向人们发出警报，而后者只有几十秒甚至几秒的时间来发出警报。但两者其实有本质的区别。

与地震预测希望在大地震发生之前便先知先觉不同，地震预警是在大地震已经发生之后通过分析观测数据快速预测震源方位、震级以及各地可能遭遇的烈度并发出警报。它主要打两个时间差，一是地震波中P波和S波从震源出发分别到达观测台站的时间差；二是预警信号和地震波分别到达城市的时间差。

地震波在地壳中以P波和S波两种形式传播（如下图所示）。P波是压缩波（Primary wave），其传播形态就像推拉一个风箱，有些地方被拉伸，有些地方被压缩，相邻两次压缩（或拉伸）之间的距离为P波的波长；S波是剪切波（Secondary wave或Shear wave），它通过像蛇一样的左右摆动向前传播，正向最大位移为波峰，负向最大位移为波谷，相邻两个波峰（或波谷）之间的距离为S波的波长。

P波危害小，却跑得快；S波危害大，跑得却比P波慢。下图是1995年神户地震中位于新大阪的观测台站得到的三方向地面运动记录。从中可以清楚地看到，P波和S波之间有五六秒左右的时间差。对于震源距离陆地较远的海沟型地震，P波与S波之间的时间差有可能长达几十秒。借助密集的观测网络，地震工作者有可能通过率先抵达的P波推测出随后到来的S波的大小，从而在S波到达之前判断是否发生了大地震。

最先观测到地震动的台站像前哨一样迅速向后方人口聚居的地区发出警报。警报通过无线电传送，其耗时几乎可以忽略不计，而地震波则以大约每秒几百米至几千米的速度传播，这是第二个时间差。

上述两个时间差加在一起，便是人们在大地震袭来之前做好准备的全部时间——可能是几十秒，也可能只有十几秒甚至几秒钟！这么短的时间可能很难让人做出实质性的避难反应，却足以启动一系列自动控制装置以减轻震害，减少损失。比如使高铁紧急制动，让飞机暂停起飞和降落，通过控制交通信号阻止汽车驶入桥涵，停止精密生产线的运转，关闭危险品仓库等。

目前，这样的地震预警系统已经在日本、墨西哥、土耳其、罗马尼亚和我国大陆及台湾地区得到应用。其中尤以日本的地震预警系统最为强大。日本早在20世纪60年代就开始将地震预警技术用于新干线列车的紧急制动。从2007年开始，日本气象厅开始向公众提供“紧急地震速报”服务。只要同时有两个以上的台站观测到地震活动，且预测最大震度达到或超过5度弱，气象厅便会发布速报。其内容包括地震发生的时间、推测的震源所在地以及震度可能超过4度的地区列表[1]。地震速报发布的途径多种多样，包括电视、广播、网络甚至手机短信。但其实这样的警报主要让人们有个心理准备。紧急地震速报的短信铃声比较独特，一听到那个铃声便知道要地震了。但究竟地震有多大，要不要采取避难措施，只有看了短信才能知道。然而拿出手机，打开短信，阅读信息，宝贵的避难时间已经消耗殆尽。因此更重要的应用还在于具有自动控制功能的公共部门和生产部门。

地震预警系统的发展仍然任重道远。即使像日本那样先进的地震预警系统，在2011年日本东北地震中的表现也不能令人满意。地震发生后的14点46分40.2秒，第一个台站观测到了地震活动，5.4秒后气象厅根据该台站的观测数据发布了第一次预警，预测的震级仅为Mj4.3级，最大震度仅为1度。又过了3.2秒，气象厅发布了第一个基于两个台站数据的紧急地震速报，预测震级修正为Mj7.2级，最大震度修正为5度弱[2]。两秒钟后主震袭击宫城县，最大震度高达7度，最终发布的震级也高达M9.0级，远远超过了紧急地震速报的预期！日本气象厅对此的解释是，目前使用的点震源模型无法处理2011年日本东北地震那样多个震源几乎同时发作的情况[3]。

   近年来我国的地震预警事业也实现了零的突破。2008年汶川地震后成立的成都高新减灾研究所已在我国川、陕、甘地区将地震预警技术付诸实践，并在2013年Ms7.0级芦山地震中，在强烈地面运动抵达雅安城区前5秒、抵达成都前28秒向公众发出了预警[4]。俗话说“不怕慢，就怕站”。无论目前这一系统的预警精度如何，能够发出科学预警，已经迈出了非常重要的一步。

参考文献：

[1] Fujinawa Y, Noda Y. Japan’s earthquake early warning system on 11 March 2011: Performance, shortcomings and changes. Earthquake Spectra, 29(51), 2013: 341-368.

[2] http://www.seisvol.kishou.go.jp/eq/EEW/kaisetsu/teikyoujoukyou_201103.pdf, accessed: 13 Nov 2012.

[3] http://www.jma.go.jp/jma/press/1103/29a/eew_hyouka.html,  accessed 13 Nov, 2012).

[4] 张田勘. 成都高新减灾研究所称芦山震后成功发布预警信息. 中国青年报, 2013年4月23日.

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