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原创： 王平昊 石头科普工作室 2018.12.19
9 z* A5 V, @6 }4 M- _2 a 2018年11月26日7时57分，台湾海峡南部（23.28ºN，118.60ºE）发生6.2级地震，震源深度20公里，福建沿海地区普遍有感。截止11月29日8时，共记录余震199次，其中3级地震20次，4级地震8次，最大余震为ML4.9级[1] 5 ]7 A5 a {1 R
" w' J" X5 d' E& U8 g- ?# b 由于此次地震发生的地点在大众认为不太可能发生地震的区域，因而引起了福建地区的人民有一些恐慌，甚至还有广东、浙江等地的网友在担心是否还有会有强震发生。事实上，台湾海峡地区也算是地震多发地段，历史上也发生过7.3级的大地震。[2]
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" D9 ]9 [( k* b1 _. f' T 那这次地震的有感范围有多大呢？
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$ w- M* Q8 u! n! M 震后第一时间发布的乡镇地震仪器烈度报告可以帮助我们了解。报告表明，漳州、厦门、泉州、莆田等沿海地区乡镇仪器地震烈度大都为5度，即这些区域内的绝大多数民众都有强烈震感，悬挂物（如吊灯）也有明显的大幅晃动。而距震中较近的34个沿海乡镇仪器地震烈度则达到6度，这些区域的民众不仅震感程度更为强烈，建筑结构甚至有轻微破坏的可能。 # |2 f) }( _ b, u9 |4 D, b& O
肯定有读者会疑问，这次地震的震级是6.2 级 ! m3 k- U4 a* e+ S: Y0 _
那么这些不同的烈度又指什么呢？! r9 I; S3 ]+ C
其实仔细想想不难明白，地震的震级只是表示一次地震所释放的能量相对大小，而烈度则表示地震波传到地表后对地表产生的破坏程度。 $ {& [( Q5 j; Y7 \
烈度除了与地震震级有关，还与地形、与震源距离、震源深度等有关。 x! I) u% H" _. J8 {
以前判断一个地区的烈度往往需要地震学家借助别人的口头描述或者是到震区实地考察才能得知，这样会导致对一次地震的破程度的了解十分缓慢，对实施救援行动带来困难。但是，现在基本上是通过当地布置的烈度计来判断一个地区的烈度，而烈度计的原理则是测量地表晃动的加速度。
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图为我国所制定的烈度表[3]不知细心的读者有没有发现，此次台湾海峡地震乡镇仪器所测量的烈度分布图中，漳州那一片区域的烈度是一片红色，福州地区呈一片蓝色，而周围地区是灰色。
5 s4 M+ X: a. j3 u5 Z 按常理讲，距离震中越近的地区烈度应该更大，那么这一片地区为什么会出现反常的现象呢？
/ ~. B' L6 S2 w7 W0 I 其实这些都是和地形有关。对于福州这样位于在盆地区域的城市，受到“盆地效应”影响，地震动也会有一定的放大，也使得福州地区民众的震感程度较周边区域更为明显。 8 I6 r' b5 P" S; R) ?
那为什么距离震中很远的城市中，住在高层的民众也会有比较强烈的震感呢？ . [ ^7 q+ b% f% \
这都是与地震波的传播特性决定的。 强震激发的地震波频率成分十分丰富，高频成分和长周期成分都很发育。其中，高频成分传播距离有限、衰减较快，它主要引起震中距较近区域内建筑结构物的振动与破坏，高烈度区域民众的震感主要与该部分地震动成分有关。地震波长周期成分则会传播到更远的地区，当高层建筑结构自振周期与这部分地震波周期较接近时，地震动将被放大，因而使得居住在高层的民众震感加强，与居住于低层的民众震感体验截然不同。[4]' x* T- g/ K) ~+ i
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在震后几天内，小编有幸参加了福建实习，参观了福建省地震局，听取了这次台湾海峡地震的有关内容，并进一步了解了地震预警和陆海联测最新进展和成果。以目前人类对地球的了解，地震预报是不可能做到的，但是我们可以加强完善地震预警工作。 8 \* {+ v2 V, ~, U# _
那么，什么是地震预警，它的原理又是什么呢？
+ P9 K9 \9 v" G3 }5 t: s2 ~& D 其实很简单，就是利用纵波比横波传播速度快，以及电磁波远比地震波传播速度快的原理来实现的。
6 M1 i' F( z) k$ m5 d1 l% A 地震发生时会产生两种主要的地震波：一种是速度较快但震动较弱的纵波，一种是速度较慢但震动较大的横波。下图是在本次地震厦门地震台地震仪器记录到的地震波，前面为纵波，震动幅度小，影响程度小，后面为横波，震动幅度大，影响程度大。纵波比横波先到，其到时差与地震震中的距离有关，台站离震中越远，纵波与横波的到时差越长，如震中距离为120km时，其纵波比横波先到15秒钟左右。
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. [. t, w1 u6 u6 _ 在地震预警系统发布第一报地震预警信息时，地震横波还未传播到陆地，还有约8秒传播到厦门市，约13秒到漳州市，约16秒到泉州市等，这些时间就是各个市的地震预警时间。离震中越远的城市，其地震预警时间越长，人们越有时间采取避震行动，但地震的影响程度越小。为了描述地震对各个城市的影响程度（横波幅度大小），地震预警系统利用纵波幅度的大小对横波幅度的大小进行了预测，这些影响程度就是预测仪器烈度。[5] ) u+ v# P3 M: [, H3 j
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由于此次地震震中在海洋中，如图所示红色区域的盲区基本上没有覆盖陆地，因此造成的损失也不大，也能更好地为陆地区域做出预警。当然要做出较为准确的地震烈度预警，就要知道各个地区地下构造来进行模拟计算，这也就是为什么福建省地震局开展海陆联测来得到更加准确的地震构造和三维速度结构图。地震预警信息服务是地震预警系统建设的“最后一公里”。目前，福建省已初步建立地震预警信息服务体系，利用基于PC的地震预警终端软件、基于智能手机的地震预警APP以及地震预警信息专用接收终端等服务方式，向全省社会公众、政府部门和企业提供包括地震预警信息、地震速报信息、地震烈度速报信息在内的地震预警服务产品。福建省计划分三年（2018-2020年）在全省18400个学校、社区（村）建设地震预警信息专用接收终端。[6]
/ I' ~& `, D9 E1 }& o 【地震预警系统】 （arthquake Warning system缩写：EEWs）; l7 c) k* F/ o9 V& k
地震预警系统的概念由美国地震学家库珀于1868年首次提出，并于1964年在日本首次投入实际应用，墨西哥则于1993年建成了首个面向公众使用的地震预警系统[7]。
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2007年，中华人民共和国在冀宁高压输气管道项目中建设了该国第一个输油气管道的地震预警系统。2011年年中，京津、京沪高铁地震监控预警系统通过验收，这是地震预警技术在中华人民共和国铁路系统的首次运用。2008年汶川大地震后，中华人民共和国政府决心建设全国性的地震预警系统——国家地震烈度速报与预警工程。目前，国家地震烈度速报与预警工程处于在建状态，预计2020年投入使用[8]。 9 m3 T% C8 P* A3 C' v2 M& r0 r1 q4 c
地震预警系统的建成对社会有巨大贡献，可以对大型工程如核电站高铁等发出信号，使其自动停止，避免造成巨大损失和危害。但是，目前的技术来看，还是有许多不足之处。地震预警系统对快速响应的要求制约了其预警准确性的发挥。有研究者指出，地震预警系统当前存在大震震级难以准确测定、断层参数难以快速获取、漏报误报难以识别避免三大问题[9]。
" Q& s' f! D& A+ z/ P 一、由于地震预警系统需要在有限的时间段内利用P波段初始破裂的、局部有限的信息对地震规模和影响进行估计，因此目前地震预警系统对大震震级的预测准确性尚有待提高。地震学界现今主要采用长周期地震动数据、地震动幅值、地震动强度等三大类方式加以解决。而在面向普通公众发布预警时，则多采用预警分级和减少干扰信息的方式以避免对接收者造成困扰。 # g6 t5 K1 v5 @4 l% ]
二、在破坏性地震发生后，由于发震断层的走向和倾向会对峰值地面运动的分布产生重大影响，并进而影响对地震破坏程度和影响范围的判定。因此，需要预先将断层分布、地表地质情况等数据录入预警系统。 1 v* ~- ~# g! m. s
三、由于地震预警系统预警算法的局限和台网观测条件的不足，使得漏报和误报的情况无法避免。同时，地震预警漏报和误报容易导致不必要的停产误工、交通混乱、人员受伤等情况，更可能造成预警系统的信用损失和预警失效[10]。 ! ]! d4 R6 J* _. h7 u& r3 h
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石头科普工作室出品
4 ^$ `$ I9 z' z/ g& @' N U% ~ 文案整理：王平昊 3 B c6 w( d/ V' P2 O
排版：李莹 润色/审查：渡鸦
1 h2 u/ P7 s, J& S: J! H; B 参考文献： . _3 d1 s; n% x" I, _- Q
[1]福建省地震局：2018年11月26日台湾海峡6.2级地震成因分析
8 x# S/ T0 b7 q" W( ]- l8 h, S [2]新浪微博：中国地震台网速报
0 N! ]1 m- t/ a [3]维基百科：中国地震烈度表 8 f9 R# N4 ^$ z
[4]福建省地震局：为什么这次台湾海峡地震民众震感如此强烈？
; H& Y+ }4 i3 r0 H, m5 a [5]福建省地震局：人感觉到地震前，为什么可以地震预警？ - H2 }3 L$ S& V! F5 p
[6]福建省地震局：新华网：福建大力推进地震预警信息服务体系建设 % Q" |- x$ y, P+ x/ Y
[7] 张红才; 金星; 李军; 韦永祥; 朱海燕. 地震预警系统研究及应用进展. 地球物理学进展. 2013, 2 (28): 706–719
# U( s q( a: z4 l$ ]9 k% T/ I# f7 Z [8] 澎湃新闻. 国家地震烈度速报与预警工程含4大重点预警区秒级速报. 中国地震局. 北京. [2017-09-22]. 1 m6 Q- I x8 C% U: W2 m# _6 X" x
[9] 张红才. 地震预警系统关键技术研究 (Thesis). 中国地震局系统力学研究所: 44–45. 2013
# b: n$ X* `/ q F+ O( I [10]维基百科：地震预警系统词条 [11]本文图片均来自于互联网。
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