日本新型海啸监测系统：如何实现地震后3分钟内实时预警？ - 海洋地震预警系统

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小姐姐有话说：

在日本、夏威夷、阿拉斯加和南美洲等环太平洋地区已经建立海啸预警系统，其他的海域则尚未建立，以至于2004年的南亚大地震所引起的海啸造成重大伤亡。

经过这次教训后，印度洋、大西洋及加勒比海地区都将设立这一系统。

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什么是海啸预警系统？

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海啸监测系统是通过整合地震和水位观测网，利用海啸预报方法形成的一套能够及时监测海啸，分析判定其影响范围和危险等级，并且具备海啸预警产品发布能力和手段的信号处理系统。

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至少应该包括三个子系统，分别是地震和水位观测子系统、海啸预警分析子系统和海啸预警信息发布子系统。

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泰国黄色海啸预警浮标

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海啸预警系统的最大bug

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现阶段海啸预警系统主要依赖地面监测网络，在一些情况下可能需要耗费超过20分钟，才能估算出在地震强度和地震波的影响下涌向沿海地区的海浪高度。

以2015年智利海啸为例，地震发生16分钟后，政府才向可能遭受海啸影响的某地约100万沿海居民下达疏散命令。

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在地震31分钟后才估算出海啸高度可能达2.74米。

据美国加州大学伯克利分校的研究人员评估，如果分析GPS系统接收设备所获得的定位信号，以地震时地表移动数据为推算依据，可以在5分钟内获得来袭海啸的海浪高度信息。

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日立造船海啸预警系统

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在浮在海面上的浮标最上部搭载GPS天线，利用被称为实时运动学GPS的精密定位技术实时观测海面的变化。在海啸袭击海岸之前可以提前观测预警。

日立造船以这种想法为基础，开发了GPS海洋浮标(图1)。该GPS海洋浮标早在2010年就荣获日本全国发明奖(专利第3803177号“海啸预警系统”)。

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GPS海洋浮标得到的海面变动数据中，超过周期数秒到周期24小时的广泛周期波段的波段重叠在一起。周期数10分钟~数小时的海啸也混杂其中。因此，尽可能早地提取潜藏在实测数据中的海啸波形是很重要的。

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在除去短周期波浪时使用数字滤波器(有限冲激响应)，在除去潮汐等长周期成份时，使用数字滤波器(有限冲激响应)，通过应用海洋观测中使用的调和分析技术，日立造船开发了从杂乱混杂的波形中精准、实时（1分钟延迟）提取海啸波形的技术。

然而，2011年的时候，悲剧还是发生了。

日本海啸预警系统的漏洞与重建

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2011年3·11日本大地震以及由此引发的巨大海啸导致1.9万名日本人丧生，数十万人流离失所，财产损失难以计数。

要命的是，当时日本气象局预警的海啸浪高仅为3米多，但实际却达到了40米，这令许多人在猝不及防中失去了生命。

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此后，日本政府痛定思痛，两年来总共投入35亿日元（约合23亿元人民币），利用地震监测高科技，对最早建立于1941年的海啸预警系统进行大手笔的重建提升，最终打造了史上最强的海啸预警系统。

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新型海啸监测系统如何做到迅速、精准？

80个点位的宽带传输强震监测网络

据日本专家介绍，新的海啸预警系统重在提高地震发生后预测海啸的时效性和精确性，其主要依托是，耗资巨大的分布于全日本80个点位的宽带传输强震监测网络。

这些设备能够广泛监测地震波，而与之前设备不同的是，它们的敏感度设计得并不那么高，这样就避免了像3·11大地震时数据溢出失效的情况。

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精密的压力传感装置

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此外，还在太平洋沿岸海底深处埋设了精密的压力传感装置。这些装置能将海底监测数据发送给海面的浮标，形成对即将到来的海啸的实时掌控。

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261个地震监测站

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新的预警系统还包含了分布于日本全国陆地的地震监测站。3-11大地震前全国共有221座监测站，现在已增设到261个，目前数量还在不断增加中。

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3分钟内预警

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在难度最大却又最为紧要的预警时效上，新的预警系统通过数据分析处理过程的优化，确立了地震发生后3分钟内向高危地区居民发出海啸预警的目标。

为什么是3分钟？

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一般情况下，地震发生后最迟20分钟、最快不到5分钟海啸就会冲击海岸，3分钟内得到预警将显著增加居民的逃生希望。

即使不能准确预报海啸浪高，预警系统也将使用“巨大”、“较高”等描述发布警报。

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参考：日立造船日本官网、百度百科、云中的博客、南海网

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