和災難賽跑，地震預警系統原來是這種操作

天下 08-09

8月8日21時19分，四川阿壩州九寨溝縣發生7.0級地震。而早在地震發生的71秒前，成都市居民就通過手機收到了預警信息。這是汶川地震後成立的地震預警機構「成都高新減災研究所」的成果——ICL地震預警技術系統。地震預警留給人們寶貴的自救時間，為了多得幾秒鐘，全世界科學家們都在竭盡全力。

ICL的全稱為Institute of Care-life（關愛生命學院），其中含義不言而喻。

世界上和災難賽跑的「地震預警系統」

「地震預警」是指地震發生後，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，減少受災區域的損失和傷亡。和災難爭分奪秒的地震預警，對時效性和準確性要求極高，如何很快、準確地進行地震定位和震級計算仍是一個世界難題。目前除中國外，只有墨西哥、日本、羅馬尼亞、土耳其等少數國家和地區擁有地震預警系統。

感應裝置最先探測到縱波（P波，主要是地面上下顛簸），隨後探測到橫波（S波，主要是地面左右顛簸）。橫波能量巨大極具破壞性，探測器要趕在橫波到達預警目標前發出預警。

短短的幾十秒甚至幾秒足以讓人們尋找安全庇護所。更重要的是，行進火車可以及時減速剎車降低脫軌可能性。

墨西哥地震預警系統SAS成立於1991年，也是全球第一個預警系統。墨西哥的震源多距離城市300公里遠，這讓墨西哥城的居民擁有長達60秒的有效預警時長。2012年3月，地震預警系統讓墨西哥城居民成功躲避了一場7.4級地震。不過SAS時常誤報，準確度不高。

日本的地震預警系統更為精準複雜，自2007起，日本地震預警系統覆蓋全國所有居民。2011年9.0級的3?11地震發生時，震源附近最大城市仙台提前15秒收到了地震預警。和日本預警相比，中國ICL系統的響應時間快25%。

目前，冰島、瑞士、義大利、希臘、埃及還有美國加州等國家和地區都在研發地震預警系統。美國加州已經開始測試ShakeAlert警報設備，從電梯到固定電話，從公共交通系統到石油管道都全服武裝。不過，這一系統有可能完全停擺——因為特朗普政府今年並不打算繼續撥款。畢竟想要按計劃在2018年完全建成ShakeAlert系統，需要383萬美元，每年維護費用也要165萬美元。

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美國西海岸是地震高發區域。

為了多得幾秒鐘，科學家要動用你的智能手機

如今，地震預警系統的探測器多安裝在地面。由於離震源比較遠，預警速度也比較慢。為了攻克這一難題，科學家們絞盡腦汁紛紛出招，提出了各種新設想。

日前，美國哥倫比亞大學研究人員設計了一款「水下預警裝置」。它可以為生活在受水下地震和海嘯影響的地區附近的人們更快地提供預警，進而減少損失和傷亡。根據哥倫比亞大學的實驗數據，水下感測器可以比地面監測網路更精確地定位水下地震。這一水下探測器預計明年正式上線。

比起耗資研發、生產和安裝探測器，科學家還瞄上了一種遍布全球的免費監測儀器——智能手機。2016年2月，美國加利福尼亞大學伯克利分校推出了Myshake應用程序。它可以在後台運行手機的運動感測器來分析其搖晃情況。如果運動符合地震的振動特徵，應用程序會將該信息連同手機的GPS坐標一起傳送給應用程序創造者。

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把手機平放在水平平面上，應用會自動將手機震動數據上傳達到監測中心。

地震預測這一未解難題，能靠AI么？

和地震預警不同，地震預測是指在地震發生之前，預知地震發生的地點和時間，從而快速將人員提前撤離地震區，將傷害和損失降到最低。直到今日，世界各地的專家們通過前震、電磁干擾、地下水化學變化，甚至動物的反常行為嘗試預測地震，但都沒有成功。不過，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的地球物理學家保羅?約翰遜（Paul Johnson）還沒有放棄，並瞄上了新出路：人工智慧（AI）。

早在上世紀八九十年代，科學家已經嘗試利用機器運算預測地震但並未成功。但是技術的快速發展，包括改進後的機器運算和超級計算機，以及存儲和處理大量數據的能力，都讓約翰遜的團隊在人工智慧方面取得了突破。他們在實驗室製造人工地震，讓機器收集大量原始數據，從中提煉地震即將發生時可靠的信號模式。而在以往的研究中心，科學家只依靠地震震級、位置和時間，而忽略了大部分信息。

據悉，約翰遜的研究小組已經有了一些重要發現。比如，「吱吱聲和摩擦聲」隨著模擬構造板的時間推移不斷發生。舉個例子，如果模擬地震將在20秒內產生撞擊，研究人員可以通過分析聲學信號，準確地迅速預測。不過，人工模擬和大自然地震仍有差距，現在斷言可以「預測」還為時尚早。

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地震來臨的自救常識

同樣大小的地震，由於震源深度不一樣，對地面造成的破壞程度也不一樣。震源越淺，破壞越大，但波及範圍也越小，反之亦然。