地震到底能不能提前预警?
2017/8/9 15:00:09 中国科普博览
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中国地震台网正式测定：8月8日21时19分在四川阿坝州九寨沟县(北纬33.20度，东经103.82度)发生7.0级地震，震源深度20千米。
截至8月9日早上9点30分，九寨沟7.0级地震已造成13人死亡，175人受伤。
四川地震(图片来自网络)
既然地震给人民带来这么大的财产损失,能不能提前预警呢?地震预警真的能救命吗？
地震预警是怎么回事？
要了解地震预警，先要了解一下地震和地震波。地震是地壳岩石断裂在极短时间内释放出大量能量的结果，这种巨大的能量可以激发出一种向四周传播的弹性波，我们称为地震波。
近震记录(图片来自网络)
地震波在地震发生后会主要产生两种类型的波，一种是体波，包括纵波和横波，其中纵波也称为P波，横波也称为S波。纵波是挤压传递的波，横波是剪切传递的波。另一种是面波，是由纵波、横波在地表相遇后叠加而成的混合波，只能沿地表面传播。大地震发生后，对地面造成破坏的主要是横波，当然面波也会造成地面建筑物的破坏。
地震纵波和横波示意图(图片来自网络)
“地震预警”简单地说，它是在大地震发生以后，请注意是“地震发生以后”，在发生地震附近的地震监测台站检测到地震，马上发出警报：“我这里地震了!”，从而使距离地震较远的地方在破坏性地震波还没有到达之前可以避险和逃生。
如何进行地震预警？
人类早就有地震预警的设想，例如，1868年美国旧金山日报刊登的地震预警的设想，就非常形象地告诉我们如何进行地震预警。
由下图我们看到，地震发生后纵波和横波由震源向外传播。纵波传播速度较快，大约6公里/秒，但震动相对较小，破坏性也小。横波传播速度较慢，大约3.7公里/秒，携带能量大，是地震发生时造成破坏的主要元凶。
1868年旧金山日报刊登的地震预警设想
地震预警系统就是利用震中附近监测仪器捕捉到地震纵波后快速估算地震参数，比如发震时刻、地震强度、地震位置、震中烈度等，并预测地震对周边地区的影响，抢在横波到达震中周边地区之前，通过电子通讯系统，如广播、电视、网络、电话、手机、报警器等发布警报信息。
地震预警系统(图片来自网络)
19世纪的地震监测设备很简陋，监测台站也很少，因此无法实现地震预警的设想。地震预警需要密集地震观测网和智能化的处理系统，这样才能保证大地震发生后快速发出地震警报，所以人类百年以前的梦想，今天才得以实现。
地震预警是有盲区的
地震预警能不能救命，是不是万能的呢？不是一直说地震报警是给远处的人们发出地震警报，那么地震发生较近的区域警报有用吗？确实，地震预警在原理上就存在一个难以避免的“预警盲区”。
地震预警盲区示意图(图片来自互联网)
上图是地震预警盲区的示意图。红星为震源，红房子为地震台。前面我们说过从地震发生到发出警报需要时间，这个时间包括：(1)地震波从震源到达地震台与(2)地震台收到地震信号再判定地震所需时间的总和。在这段时间里，地震波照样传播，这段时间对应的是横波传播距离，我们称之为地震预警盲区。
假设最理想的情况是地震台正好在大地震的上方，也就是在震中位置。如果地震发生在12公里深，按照地震纵波传播速度6公里/秒，则地震纵波传到地面地震台大约需2秒钟，地震台收到地震波后需要进行快速的计算，从而确定前述的地震参数。
盲区地震预警无作用(图片来自网络)
由于地震破坏的元凶是横波，所以一般指横波的地震预警盲区为地震预警盲区。显然在盲区内警报收到时，有破坏力的横波已经到达或过去了。
横波的地震预警盲区为地震预警盲区(图片来自网络)
对于中小地震，地震预警作用有限。而大地震在盲区以外的一定区域仍会产生强烈震动，具有一定的破坏性，如果进行地震预警，就可以减轻盲区以外的灾害，我们把这个区域称为地震预警的获益区。再远的区域，例如烈度为6度以下较远的区域，地震预警的作用也就不大了，称为地震预警的无效区。因此可以说地震预警对震级大的地震作用才大。
这时就出现了一个问题，盲区内可能是地震破坏最大的地区。因此要使地震预警获得更大的效益，在技术上需要尽量缩短处理地震的时间，但是无法消灭盲区。
地震预警有减灾作用(图片来自网络)
总之，作为地球科学近些年发展的新技术，地震预警确实是有减灾作用。同时地震预警也是社会工程，我们需要了解和正确地运用才能更好地发挥它的作用。目前我国正在建立地震预警系统，有些地区已经开始进行地震预警的实验和示范，我们很快就有地震预警了!
出品：科普中国
制作：地球物理信息技术科学传播团队 陈会忠 沈萍
监制：中国科学院计算机网络信息中心
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