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抓住地震前的黄金避难十秒
P波与S波的竞赛

【作者: 朱致宜】2011年04月06日 星期三

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日本政府对地震灾害预警的投入相当巨大。近40多年来,日本包括科学研究在内的防灾预算在国家整个年度财政预算中始终保持在6%至7%左右。对人民的防灾训练也相当扎实,有赖于这些缜密的准备,311地震在东京都并没有造成重大伤亡,海啸才是压死骆驼的最后一根稻草。


10秒救命时间 日本地震警报系统

此外,日本更是第一个将地震警报系统,全面与人民生活紧密结合的国家。当地震来袭的约前10秒到30秒间,居民可以从手机、电视、广播、电梯等任何方式,收到警告并且要人民避难,他们是怎么做到的?



《图一 P波与S波的时间差异》
《图一 P波与S波的时间差异》

地震波可以分成P波(纵波)跟S波(横波),S波以水平的方向前进,速度比较慢、破坏力较强,也就是人们感觉到的主震。而P波是以直线方向行进,与音波类似,行进速度快,人体无法感觉,需要专业仪器才测得出震幅,预警机器就是提前数十秒先测到 P波而发出警告。


除了对居民发出警报外,所有在地震戒备区域的电车、新干线、电梯等,具有危险性的乘载工具,会立即停驶并打开门,瓦斯、电力、水会被停止,医院、学校、公家行政单位、私人企业等也会立即启动防灾措施。而地震发生后,政府也会马上发出速报,说明地震发生的地点以及其强度,让人民有心理准备。此预警系统虽然只给出不到一分钟的避难时间,但与公共建设的连结,则有效防御了随之而来的火灾或交通灾害。


美国重大建设早已避开断层带

  


日本利用P波跟S波建立预警系统的方法,并非独创。自1990年开始P波和S波的预测方法,就被各国广泛的使用,但此方法所获得的预警时间太短,甚至时有地震已过才收到警报的情形,日本的预报系统就曾发生此情形,且机率颇高,许多人反映地震警报系统准确率太低,却必须花上庞大的成本。


地震,简单来说是地球板块运动造成的正常能量释放,地震预测一直是许多国家关注之点,地震预测一般可分成短期、中期、长期,短期就是日本所用的波长时间差,而中期和长期是依靠对地下水、电磁波、板块压力等的观察数值,来推算在某范围发生地震的机率和强度,在此方面美国、中国大陆的表现较为突出。美国对地震着重「防」的部分,如会将核电厂或油管等高危险性公共建设避开。如阿拉斯加北面要修建一条输油管道,修建时预测此断层近期可能会发生地震,于是将管道设计成了S型避开断层,果然地震在预期的期间(2002年)发生,输油管道安然无恙。


虽然有这么多预测地震的方法,但至今仍没有一个国家,能够准确预测地震发生的地点、时间和强度,因每个地区的地质情况都不同,美国的经验不见得在德国能用,气温、地球磁场、太阳运动等,太多因素左右着地震发生的突发性,使得地震预测的困难重重。



《图二 日本发布之地震防灾简讯》
《图二 日本发布之地震防灾简讯》

下一个地震在哪?台湾的地震预测系统

为日本灾民祈祷的同时,回头检视台湾为地震预测做了哪些准备?


台湾不像美国幅员辽阔,早已开发多年的建设也不见得能够避开在地底横行的断层带。 1999 年发生九二一大地震,伤亡惨重,使得政府开始正视地震预警系统的建置。中央气象局自自2004 年起,执行「强震即时警报系统」,同样是利用P波跟S波时间差原理,将震后能在40秒内,由测站「速报」地震情形的功能,发展成地震预警系统。经过多年研发,在地震速报系统的架构下,利用虚拟子网(virtualsub-network)的设计,针对发生于台湾岛内或近海区域的有感地震,可以将地震自动处理的时间大幅压缩至20 秒以内,对于距离震央100 公里外的地区,将可提供约10秒以上之预警时间。


但是这个预报系统,并不像日本与人民生活连结紧密。除了东西海岸的地质差异,以及中央山脉等不同的地形所造成预测阻力之外,防灾系统也尚未与电信系统结合。国家通讯传播委员会(NCC)表示,台湾手机通讯不像日本用同一个通讯系统,与业者沟通整合至少还要一年。电信龙头中华电信则认为,适地性简讯广播服务(LBS),针对特定区域发送简讯,是比较适宜发展为「灾难紧急讯息通报系统」的技术。


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