“從實驗室走出來”的技術系統

信息服務是地震預警系統到達公眾的“最后一公里”。一次預警的完成，需要地震監測網絡、地震數據處理系統、信息發布系統等一系列環節組成的技術系統作為前端支撐。

長寧6·17地震發生后，“地震預警”引發前所未有的關注。

在福建地震監測預警中心，福建省地震局監測中心總設計師韋永祥站在一塊由波形圖、地圖和各類圖表組成的大屏幕前，讓技術人員在電腦中輸入模擬一次臺灣海峽地震的信息參數，來演示地震發生時，系統監測并生成預警信息、在終端上發布的過程。

演示開始后，大屏幕上的參數和圖像急劇變化。在一旁的六塊小屏幕上，實時顯示著全省各臺站的監控界面、預警發布界面等畫面。

這一系統于2012年9月在福建上線運行。此前，中國地震局從理論研究到實踐，進行了長期的探索和準備。

我國關于地震預警系統的研究工作，早自2001年就已開始。“國家地震烈度速報與預警工程”項目副總設計師、副總工程師，中國地震局工程力學研究所副所長李山有回憶，研究初期主要是進行地震預警相關技術的探索性工作，例如地震預警的可行性研究，震級、震中位置、預測烈度等地震預警參數的實時快速估算研究，“主要集中在理論、方法層面”。

“2008年四川汶川地震后，中國地震局意識到我國在減災手段方面還不夠豐富，尤其是災情獲取時效性偏弱。”李山有介紹，中國地震局隨后組織實施了國家科技支撐計劃《地震預警與烈度速報系統的研究與示范應用》項目，最早在福建省開展技術研究和示范運行。

項目于2010年3月在福建啟動，2012年9月依托福建省地震監測臺網開始試運行，于2013年2月通過中國地震局組織的測試。

李山有說，通過這個項目，中國地震局掌握了地震預警系統的關鍵技術。在充分借鑒國外地震預警參數算法和墨西哥、日本系統建設經驗的基礎上，中國研發出了具有自主知識產權的地震預警技術系統。

系統隨后在中國地震臺網中心、工程力學研究所的強震動臺網中心、地球物理研究所、甘肅、河北、北京、天津、上海、四川、云南、廣西和重慶等10余家地震臺網中心推廣應用，陸續在京津冀、蘭州和川滇交界地區建成預警示范系統進入試運行。

“走在前面”的福建省，則在經歷了晉江預警信息發布試點、擴大試點范圍和全省范圍全面鋪開三個階段后，于2018年終于面向全省公眾正式提供地震預警信息服務。

速度和準確度的“博弈”

在地震預警系統研發的同時，“國家地震烈度速報和預警工程”項目孕育誕生。2015年6月，項目獲得國家發改委批準，并于2018年6月完成初步設計，進入實施階段。

根據“國家地震烈度速報和預警工程”項目計劃，到2023年，將在全國范圍形成地震預警能力。但要形成完善的地震預警能力，還有很多難點待解決。

“對預警來說，速度和準確度永遠是矛盾的統一。”李山有解釋，地震預警系統要在數秒內，利用少量臺站和地震初期觀測數據來估算地震參數和影響場，技術難度極大，強調速度就會使處理結果存在較大誤差，強調準確度就會使處理時間加長。

李山有介紹，目前地震震中位置比較可靠的測定，需要縱波到達并觸發3個以上臺站，震級估算則通常需要至少1個臺站3秒以上的縱波波形數據。根據我國大量數據試驗的結果，僅用縱波3秒的數據發出的第一報往往不準確，小地震往往估計地震震級偏大，中等強度地震基本接近實際震級，而對于大地震往往估計的震級偏小。

“即使在實時、持續的數據處理中，觸發的臺站和記錄的信息也是有限的，且對大震來說，這個時候地震的破裂還沒有停止，這都是技術上需要進一步解決的難題。”李山有說。

同時他指出，第一報處理結果在首個臺站觸發后至少4秒才能發出，在此時橫波已經從震中向外傳播了20多公里。所以，預警警報發出時，地震破壞性橫波已經覆蓋了一片區域，就是地震預警的盲區。“盡管我們在努力盡量縮短數據處理的時間，但是震中及附近地震破壞最強的區域恰好就處于地震預警盲區之內，減災效果有限。”

解決速度和準確度之間矛盾的一個重要手段，就是加大臺網密度。福建省地震局計劃在“十三五”期間，通過新建、改造和升級臺站等方式，建設120個基準站、85個基本站和1100個一般站，將臺網密度縮小至10公里左右。

根據“國家地震烈度速報與預警工程”計劃，全國將在五年（2018年-2023年）內建設15391個臺站，重點區內臺站之間的平均間距縮短為約12.5公里。

“地震預警系統是個龐大復雜的全自動化系統，保證全系統百分之百正常率是十分困難的。”李山有說。

“國家地震烈度速報與預警工程”實施負責人、中國地震臺網中心項目管理部主任王松介紹，后期系統將進一步加大包括軟件平臺、信息網絡建設在內的大數據處理和發布中心建設力度。

推進中的信息發布立法

相對于技術來說，更難突破的，是如何讓地震預警真正在社會上發揮作用。

“地震預警從原理上具有技術本身的局限性，具有引起社會問題的風險，地震預警技術和軟硬件問題目前已經初步解決，其減災實效的發揮不再單純是技術問題，而成為了一項社會問題。”李山有說。

向社會發布地震預警信息，不僅僅是“發”的問題，更需要解決的是發布主體法律授權和社會協作等諸多問題，要完善配套規章和標準體系，要對信息受體進行宣傳和培訓。

在預警信息發布的主體權方面，中國地震局認為，地震預警信息發布適用于《防震減災法》第二十九條的規定，即“國家對地震預報意見實行統一發布制度……任何單位和個人不得向社會散布地震預測意見。任何單位和個人不得向社會散布地震預報意見及其評審結果”。

“地震預警的最終目的是減輕人員傷亡和財產損失。近期，有社會公司利用自建簡易臺網，對外無限制、無規則發布所謂的‘預警信息’，把‘誤報’詭辯為‘演習’，把對不具有破壞性區域的提醒變為‘預警’，這些都是與地震預警的概念和目的相背離的，而對民眾本身，也只能起到‘狼來了’的效果。”李山有指出，地震預警信息是公益性的，其信息的發布主體、發布內容等需要進一步規范。

發布范圍也是需要考慮的因素。“大地震發生時，如果不加區別地向全國海量用戶發布預警信息，一方面技術上難以實現秒級發布，另一方面容易造成社會恐慌等問題。”李山有說，因此，地震預警系統在監測到地震后會估算出可能遭受破壞的區域，然后精準地率先向這些區域的用戶發布預警信息。當然，為了穩定距離震中較遠但震感強烈而無破壞可能區域的人心，可以在震后1-2分鐘發布比地震預警結果更準確的自動地震速報結果。

王松介紹，目前地震預警信息發布相關的立法工作正在推進中，各省在陸續推進地方法規且已有五省予以發布，中國地震局也正從全國層面推動相關立法，“《防震減災法》應該是這項立法的依據，會在此基礎上進一步作規范。”

從2015年開始，福建、甘肅、云南、陜西、遼寧五省陸續出臺省級地震預警管理辦法，均明確規定地震預警信息由省政府通過全省地震預警系統統一發布。

地震預警信息由省級地震部門統一發布的重要原因是，破壞性地震的影響范圍往往涉及多個地市級甚至省級行政區域。

李山有解釋，強震影響區域可能包括鄰近行政區域，但本地預警系統只有在地震波到達轄區臺站時才能開始處理，會耽誤時間使預警效果打折。同時，本地臺網處理網外地震，定位和震級估算的誤差都相對較大，與鄰近地區臺網確定的參數可能不同。如果多地臺網確定了不同的預警參數同時向社會發布，不僅會讓民眾感到迷茫，也給政府應急救援處置帶來影響。

基于此，“國家地震烈度速報與預警工程”建設了省級預警平臺及全國性預警平臺，采取兩級處理（國家級、省級兩級數據處理平臺）、三級發布（國家級、省級、重點預警區地市級發布平臺）的形式來處理發布地震預警信息，以確保預警信息的唯一性。

我們與“地震預警服務”的距離

國內已有多個省正推進“國家地震烈度速報與預警工程”省級子項目，開展地震預警系統建設工作。

據報道，四川作為“國家地震烈度速報與預警工程”的先行先試區，預計今年底基本實現地震預警服務能力。遼寧省、浙江省分別將于2020年、2021年試運行地震預警系統。甘肅、山西、山東、江西、湖北等省的子項目正在建設中，計劃于2022年完成建設。湖南將于2022年實現地震預警臺站全省覆蓋。安徽子項目將新建一個省級地震烈度速報與預警中心，安裝10個緊急地震信息服務終端，目前已完成項目招標并確認終端安裝地址。同時，安徽省地震局正會同省司法廳開展地震預警立法調研。

王松介紹，按照“國家地震烈度速報與預警工程”計劃，國內設立了5個地震重點預警區，分別為華北地區、南北地震帶、東南沿海地區、新疆天山中段和拉薩周邊地區。“除新疆天山中段、拉薩周邊地區兩處重點預警區全部劃在其所在省內外，其余均為跨省。”

這意味著，重點預警區內各省需“協同作戰”。王松說，如南北地震帶從川滇、陜甘直到內蒙古的一部分，跨度較大。這一片由于比較特殊的地質構造，歷史上大的破壞性地震較多，就需要統籌考慮。此外，華北地區也不僅僅是“首都圈”，東南沿海地區除了福建以外，還包括部分廣東和海南的地區。

項目完成后，這些地震重點預警區將達到“秒級預警”能力，即震中區域發生地震后幾秒到十幾秒之間，就能夠向目標區域發布預警。其他地區將實現分鐘級的遠場大震預警能力。

王松介紹，目前，項目建設處于第一階段。從正式實施到現在一年左右的時間內，主要的精力放在臺站建設工作上，包括征租地、土建招標等。目前約一萬個臺站的設備已經完成招標。

“建設完成后，地震預警要真正地發揮作用，還需要提升公眾意識。”王松說，這包括收到預警后知道采取何種應急措施，還包括對預警作用的正確認知，“既要避免‘無用論’，也不能將它神化”。

未來，在實際應用中，地震預警服務對象的范圍還將擴大。王松說，地震預警服務的潛在用戶非常廣泛：政府可以根據這些信息指揮救援力量、物資往哪投入；高科技企業因生產環節對穩定性要求非常高，預警可以減少損失；醫療方面，提前幾秒收到預警，一些手術或許可以停一停，等晃動結束再繼續。這些在以往人們的認識中是較少的，將來地震預警服務的覆蓋面非常廣泛。

新京報記者 周依