通訊員 史雨輝

記者 杜培清

當破壞性地震發(fā)生后，最快幾秒鐘可以發(fā)出地震預警?

武漢地震科學儀器研究院有限公司給出的答案是:5秒!

而實現(xiàn)最快5秒的速度，離不開提名參評2020年度湖北省科學技術(shù)獎的“黑科技”——由該院副院長楊江主持完成的“地震預警與烈度速報系統(tǒng)的研發(fā)和應用”。

????震后最短可實現(xiàn)5秒預警

“地震預警不同于地震預報，現(xiàn)在人類還無法像天氣預報一樣預測并播報還未發(fā)生的地震，目前這依然是世界上未能完全解決的科學難題?！睏罱紫燃m正了我們對地震預警的誤解。

據(jù)了解，地震預警技術(shù)主要利用利用電磁波與地震波的速度差及地震縱波和橫波的速度差，采用信息處理傳輸技術(shù)，于地震波到達前數(shù)秒乃至數(shù)十秒之前對重大設(shè)施和生命線工程，如核電站、油氣管道、地鐵、高速列車等及時預警并緊急采取行動，以減 少傷亡和次生災害的發(fā)生。

地震預警又快又準的難度在于，速度和準確度是矛盾的統(tǒng)一，地震預警系統(tǒng)要在數(shù)秒內(nèi)，利用少量臺站和地震初期觀測數(shù)據(jù)來估算地震參數(shù)和影響場，技術(shù)難度極大，強調(diào)速度就會使處理結(jié)果存在較大誤差，強調(diào)準確度就會使處理時間加長。因此地震預警要做到又快有準，一是要有高密度的地震監(jiān)測臺網(wǎng)，二是監(jiān)測設(shè)備要具備足夠的觀 測精度，三是要有很強的數(shù)據(jù)處理平臺及理論算法支撐，再就是完善的發(fā)布系統(tǒng)。

地震預警與烈度速報系統(tǒng)項目是武漢地震科學儀器研究院科研團隊與湖北省地震局專家歷經(jīng)多年聯(lián)合攻關(guān)取得的重大突破，形成了一整套可服務于重大工程和城市圈地震監(jiān) 測預警和烈度速報的系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)處理時間更快，報警延時更短等優(yōu)點。

“當破壞性地震發(fā)生后，監(jiān)測臺網(wǎng)首先監(jiān)測到地震縱波，實時獲取地震數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理平臺快速得到地震首報信息并進行發(fā)布，并通過后續(xù)信息不斷修正?！?/p>

“同時，通過整個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)平臺，我們能很快就能將地震三要素信息、地震速報及烈度速報信息展示出來，這為震后應急救援和災后評估提供了技術(shù)支撐，”楊江表示，“預警每提前1秒，都是一個重大的進步。”

地震預警系統(tǒng)守護武漢1+8城市圈

寧可千日不震，不可一日不防。防震減災工作直接關(guān)系著人民生命財產(chǎn)安全，作為湖北省地震局下屬二級企業(yè)單位，武漢地震科學儀器研究院是集科研、開發(fā)、生產(chǎn)為一體的高新技術(shù)科技實體，其自主研制生產(chǎn)的地震科學相關(guān)的儀器達到國際先進水平。

多年來，武漢地震科學儀器研究院有限公司重大工程地震安全監(jiān)控及預警研發(fā)團隊以湖北省地震局(中國地震局地震研究所)和地震預警湖北省重點實驗室為依托，立足長期積累的地震專業(yè)技術(shù)，服務于國家重大建設(shè)工程地震安全監(jiān)測項目，先后研制了高鐵與核電站地震監(jiān)控及預警系統(tǒng)、城市圈地震預警與烈度速報系統(tǒng)、軌道交通路基自動沉降觀測系統(tǒng)、電站地震監(jiān)控系統(tǒng)等，承接了全國 21個核電站、18條高鐵地震預警系統(tǒng)的配套，市場占有率85%以上，打破了國外技術(shù)壟斷。

此次提名參評2020年度湖北省科學技術(shù)獎的地震預警與烈度速報系統(tǒng)，主要包括地震監(jiān)測核心設(shè)備和系統(tǒng)軟件平臺的研發(fā)，解決了復雜工況下地震防誤報、漏報、電磁兼容、抗震和耐輻射照等問題，并實現(xiàn)了完整的地震識別算法和地震預警信息快速推送方法。

目前已經(jīng)部署在武漢1+8城市圈、三峽庫區(qū)、丹江口庫區(qū)，實現(xiàn)了湖北省內(nèi)重點區(qū)域臺站監(jiān)測密度低于15KM的地震監(jiān)測預警能力，同時核心設(shè)備已應用于核電站、高速鐵路和國家地震預警與烈度速報系統(tǒng)等重大工程，實時監(jiān)測城市重大基礎(chǔ)設(shè)施的工作狀態(tài)，保證這些設(shè)施在健康的工作狀態(tài)下運行。

創(chuàng)新減小地震預警盲區(qū)和局限

學術(shù)研究是科技創(chuàng)新的助燃劑，武漢地震科學儀器研究院有限公司歷來一直重視學術(shù)研究，取得了不少成果。近年來，團隊共申請重大工程地震監(jiān)測預警相關(guān)課題數(shù)十項，其中省部級以上課題8項 ，經(jīng)費累計達500余萬元。申請相關(guān)專利3項，實用新型和軟件著作權(quán)5項，發(fā)表相關(guān)學 術(shù)論文30余篇。團隊完成的成果“核電站地震監(jiān)測預警系統(tǒng)研制與應用”2015年獲得湖北省科技進步三等獎，成果“高鐵與核電工程地震安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制及應用”獲得2016年中國地震局防震減災科技成果一等獎。團隊成員陳志高作為12位“中國地震 局十二五以來地震科技創(chuàng)新突出貢獻科技工作者”之一受到全國地震科技創(chuàng)新大會表彰。

地震預警有著重大作用，但也有盲區(qū)和局限。楊江解釋，整個預警系統(tǒng)在地震發(fā)生以后，大概5秒內(nèi)可以得到首報參數(shù)。“盲區(qū)就在于地震發(fā)生了，我們的首報信息發(fā)布后，地震已經(jīng)傳播了接近20多公里了。也就是說以震中為圓心以20公里左右為半徑的區(qū)域內(nèi)是盲區(qū)，這里的人們還是會先感受到晃動，隨后才能收到警報。”

越是大災面前，就越能彰顯先進技術(shù)及科學儀器的重要性。楊江表示，目前全國的地震監(jiān)測網(wǎng)越來越密，數(shù)據(jù)處理方法和能力越來越完善，地震預警的盲區(qū)會進一步減小。中國地震預警網(wǎng)明年將試運行，真正走向成熟，不漏掉、不誤報還需要一個長期積累的過程。不管是地震識別的機理研究，還是信息發(fā)布系統(tǒng)，都需要有一個不斷磨合向前的過程。今后，武漢地震科學儀器研究院將加大對地震盲區(qū)的研究，進一步提高地震預警的精度和時效性。

“這是一個龐大的工程，包括儀器設(shè)備、軟件系統(tǒng)、發(fā)布系統(tǒng)等等，是一個整體的數(shù)據(jù)鏈，要做的細節(jié)工作很多，而且需要理論方法上的突破，通過這些理論方法來實現(xiàn)又快又準，才可以更進一步?！睏罱f。