「無所不至」的日本地震預警

2021-01-11 網易探索

與仍是世界難題的地震預報不同，地震預警已經在多個國家形成了具有一定規模的系統。日本是世界上最早建立實時地震預警系統的國家，能夠在地震爆發後極短的時間內，向相關地區的民眾傳達地震波將要到達的信息，並且儘可能地將各種特殊情況考慮在內，使預警信息「無所不至」。

 地震預警（Earthquake Early Warning）與地震預報或預測不同。地震預報是對尚未發生、但有可能發生的地震事件事先發出通告；地震預警則是指在地震發生以後，搶在地震波傳播到設防地區前，向設防地區提前幾秒至數十秒發出警報，以告知當地人們採取應急措施，減少傷亡。目前，地震預報仍是世界難題，而地震預警已經在日本、美國、墨西哥、土耳其等國家形成了具有一定規模的系統。

日本位於環太平洋地震帶上，地震頻繁，平均每年地震多達約1500次，日平均地震發生率在4次左右。為了應對這一情況，減少傷亡，早在1989年，日本的鐵道技術研究所就開發出了世界上第一個實用性的地震預警系統，投入新幹線列車運營管理。2004年8月1日，日本的全國性地震預警系統試運行，2006年正式運行。該系統能夠在地震爆發後極短的時間內，向相關地區的民眾傳達地震波將要到達的信息，並且儘可能地將各種特殊情況考慮在內，使預警信息通知到人，「無所不至」。

日本地震預警利用地震源產生的兩種地震波的傳播速度差異實現，日本氣象廳通過採集和分析數據，可以估算出震源位置、地震強度、範圍和到達時間等信息並利用高速傳播的電磁波進行及時發布。


日本地震預警系統示意圖（來源：日本氣象廳）

地震的震源主要會產生兩種地震波：一種為P波，即使地面發生程度較低的上下震動的縱波，破壞性較弱但傳播速度較快，每秒約為4至7公裡；另一種為S波，即使地面發生較強橫向震動的橫波，具有很強的破壞力但傳播速度較慢，每秒約為 2至5公裡。儘管P波和S波的傳播速度隨介質而改變，但二者速率之比總為1.7，這種差異使地震預警成為可能。

從1995年開始，日本政府的防災科學技術研究所在從北海道到九州地區鹿兒島長達數千公里海岸線的近海，每隔20公裡埋設一臺24小時監測的地震監測儀，到1996年已經建成全國範圍內的高敏感度地震觀測網絡。地震發生後，震源附近的地震儀首先監測到P波，日本氣象廳通過對地震儀採集到的數據進行分析，可以立刻估算出震源位置、地震強度等信息，更重要的是可以估算出危害較大的S波的傳導範圍和到達相關地區的時間。系統還會持續接收第二個和第三個地震儀傳輸的數據並進行綜合分析以得出更加精確的信息。

對於的預警信息的發布，日本採用廣播電視部門、電信運營商增值服務和地震安全服務廠商市場運作和公益服務相結合的方式來實現。電磁波的傳播速度達到每秒近30萬公裡，遠超過地震波，這也是及時的通知成為可能。

日本放送協會NHK等廣播電視機構負責向公眾及時傳達預警信息。一旦通過專線接收到日本氣象廳的預警信息可以在沒有人工幹預的情況下迅速發出警報。


3·11地震在東京電視屏幕上收到的「緊急地震速報」

2007年10月1日，日本氣象廳推出了「緊急地震速報」，能夠在地震發生後幾秒到幾十秒的時間內向公眾發出地震警報。日本放送協會NHK等廣播電視機構承擔了向公眾及時傳達預警信息的任務。NHK為國家公共廣播機構，在法律上有義務播放緊急通知。NHK東京澀谷的廣播中心內有一臺通過專線和日本氣象廳相連的「前端處理器」，一旦接收到氣象廳發出的警報，它將立即把警報轉發給各地的下屬電視臺，同時，「前端處理器」還把有關信息發送到「緊急地震速報伺服器」，這臺伺服器具有圖像生成和語音合成的功能，能根據接收到的警報信息，生成受影響地區的名單和文字併合成播放警報信息的語音，隨後NHK所有的電視頻道將插播圖文，電臺也將中斷正常播音，轉而播發合成的語音警報。這一系列流程可以全部自動完成，甚至不需要人工幹預，因此可以極為迅速地發出警報。文字和聲音的警報通常使用五種語言，除日語外還有英語、普通話、韓語和葡萄牙語。

民眾也可以通過電腦軟體等方式接收警報，如安裝軟體SignalNow Express後，設置好地區，速報就會以編鐘音警告，同時彈出窗口告知用戶地震發生地點、震級、震度以及預計地震到達時間。

除此之外，日本70%的城市安裝在天台、街道、公務車等處的戶外揚聲系統也在第一時間發布地震警報。

即使電視、收音機等處於關閉狀態，日本的電視臺和廣播電臺也可以通過發射控制信號使其自動開機發出警報。此外，公眾還可以購買專用的地震預警信號接收器，接收氣象廳發布的地震預警信息。 

NHK所有的電視頻道（地面和衛星）和電臺廣播，以及日本其他的商業電視頻道都使用一套緊急警報系統。通過該系統，電視臺或廣播電臺可以發射出一個特別的控制信號，使具有緊急警報接收功能的電視機和收音機自動開機，並發出警報聲。 

公眾也可以購買專用的地震預警信號接收器, 通過無線電或網際網路接收警報，並進行液晶顯示和聲音提醒。NHK還開發了可以裝在收音機裡的接收晶片，2005年的價格僅約為1美元。

日本電信運營商普遍開展了地震預警服務,用戶可通過簡訊、電子郵件、應用軟體等接收地震警報。

2007年11月26日起，日本電報電話公司(NTT)出售的大部分手機都搭載了簡訊通知地震警報的功能，其它運營商之後也紛紛效仿。用戶可以通過訂閱服務，免費接收地震警報簡訊或電子郵件。智慧型手機通過設置或下載應用軟體也可以實現接收警報。

為了使殘疾人能夠接收到地震預警信息，日本專門開發了「信息無障礙」的技術和設備。

面向盲人和視覺障礙人士，NHK開發了盲文互動觸控螢幕，以及可以將文本信息通過語音合成技術播報出來或者將字幕轉化為大號字體或者高對比顏色的設備。NHK還開發了向有聽力障礙的人提供實時信息的設備，通過語音識別將電視裡的實時解說轉化為文字顯示在電視屏幕上。

除了媒體和電信運營商，交通、電力、醫療、建築等特殊的行業部門和公司也可以通過專線接收到地震預警信息或安裝速報感應系統，避免產生更多次生災害。

交通領域，如高速列車上都安裝了速報感應系統，快速運營的新幹線和地鐵可以根據地震速報，實施自動減速和停車；一些城市的電梯裡也安裝了類似感應系統，在接到地震速報後就停止運行；在煤氣、電力、防火等領域，一些與速報系統關聯的防範設備也開始被大量使用，如煤氣管內安裝了感應裝置，一旦發生地震，煤氣會自動關閉。建築工地和醫療機構等也能夠在接收到預警信息後馬上停止作業，減少可能的傷亡。

 文章部分內容參考：

日本氣象局官方網站 http://www.jma.go.jp/

NHK官方網站https://www.nhk.or.jp

Erika Yamasaki: 

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

陳會忠，侯燕燕，何加勇，王東彬:《日本地震預警系統日趨完善》

李志堅:《爭秒奪秒,救命速報——日本如何發出地震警報》

本文來源：網易探索 作者：穆昱 責任編輯： 王曉易_NE0011

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