大数据助力地震预警新发展

　　2021年5月21日21时的21分、48分，云南大理州漾濞县连续发生5.6级、6.4级地震。与地震情况一起刷屏的，还有一则特别的信息，那就是很多云南的朋友在地震“发生”前的几十秒，竟然通过手机、电视、电脑以及小区广播等方式，提前收到了地震预警的消息！也正是这个宝贵的消息，让云南地区的朋友提前做了一些防护措施和心理准备，减小了各项损失。

地震预警系统可以让我们提前了解地震的到来，以便做好准备|央视新闻

　　很多朋友看到这里，可能第一反应以为这是地震预测的成功案例，其实不然，这其实是一个地震预警的成功案例。地震预警与地震预测，看起来就差了一个字，实际上却有很大的不同。

　　地震预警是指突发性地震发生之后，向设防地区提前几秒至数十秒发出警报，以减小当地的损失的一种技术，或者说系统，比如漾濞县的这次地震预警。

　　而地震预测指的是在地震发生之前，通过对地震规律的认识，预测地震的时间、地点和强度。世界上唯一次成功预测的地震，是1975年的辽宁省海城地震。不过这次海城地震预测事件的前期其实存在数次误报，也含有一定误打误撞的成分，严格来说，并不能算是真正成功的地震预测。地震预测目前缺乏成功案例，即预测不准，其中的技术难题与争议我们在此按下不讲。

　　我们今天主要讲的，是地震预警。有人会觉得，地震预警没什么用，十几秒的时间什么都做不了。其实，用途比我们想象中的要大。地震的破坏往往不是一个点，而是一个很大的面。根据离震源的距离大小，地震预警给人们留出的时间空余度也不同。换言之，地震预警也许只够让震源附近的人们躲到桌子底下，但有可能够震源外围的人们顺利跑到空旷区域。这就好像防空警报是在敌方飞机起飞之后发出，但发出预警与敌机到达之间存在时间差类似。

　　那么科学家是如何做到地震预警的呢？

地震波分为横波合纵波，二者速度与破坏力都不同|Wikipedia Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

　　地震在发生的时候，主要产生两种类型的波——一种叫纵波(纵波)，一种叫横波(s波)。纵波的传播速度快，但破坏力不大；而横波的破坏力大，但速度慢。我们看到的因地震而倒塌的各种楼房、桥梁，基本都是由横波造成的。如果我们的检测系统能够提前检测到纵波，那么我们就能利用纵波与横波在传播上的时间差，向可能受灾的区域发出预警信号，在横波抵达之前引导大家撤离危险地区，大大减少人员伤亡。

　　那么地震预警具体是怎么实现的呢？

　　首先，我们需要建立一个密集的地震数据监测网，来实时地监测纵波的到来。对于地震高发区，至少要做到5~10公里一个监测站。密集的地震数据监测网可以尽可能多的收集地震的相关数据，这在一定程度上可以保障地震预警的准确度。不过，这种密集度的工程不论是从土木工程上而言，还是从计算机信息处理上而言，都是一个大工程。众所周知，中国有“基建狂魔”的称号，在基础设施建设上，中国向来不喊难。

　　中国地震局计划在中国大陆地区总共建设地震预警台站15510个，包括1960个配置测震仪和强震仪的基准站，3309个配置强震仪的基本站以及10241个配置烈度仪的一般站，这些台站预计将在2023年完成全部建设。此外，中国地震局还将移动互联网技术应用于此，开发了以智能手机为基础，结合MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电技术）技术而完成的地震烈度计和动态地震烈度网，并以此实现大量、密集对地震监测网进行科学布设。

　　硬件有了，后面需要解决的问题，就是如何传输、处理这些海量的数据。随着数字经济时代的到来，各类高新技术不断发展，而地震监测网就成功引入了大数据处理技术。大数据技术让地震监测网在数据的收集、存储上完成落地，推动了地震预警的应用与发展

　　数据收集上来了，紧接着要做的就是数据的快速处理。监测站越多，数据也就越多。通常情况下，这些数据会分为一般数据和突发数据两大类。对于同一个地区，突发数据越多，产生地震的可能性就越大，相应地也就越需要防护。地震预警系统的数据分析系统主要由监控主机、通信设施、数据处理服务器、web服务器和数据库服务器等一系列硬件组成。如果监控主机所在的区域内发生地震，主机可直接处理本地区的地震数据，自行决定是否采取相关措施。而如果监控主机不处在地震发生的区域，异地之间的各个数据处理服务器会自动与子系统的通信、自动分发数据包、捡拾地震波震相。在监测到地震波的同时，监测系统将通过高速网络快速将地震数据传送到分析处理中心。经过处理中心的分析，若数据超过相关预警阈值，那就就将触发预警系统，并向各个预警终端发送预警信。预警终端的种类有很多，例如手机、电视、广播、宣传广告屏等等。

地震预警的原理图|Wikipedia Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

　　我们可以看到，这套系统的落地应用离不开自动化控制的进步，监测网络的布设，大数据快速分析处理的技术，高速互联网络的铺设，以及各类通讯终端特别是智能手机的普及。

　　现阶段，地震预警系统仍有待完善。这其中，最主要的是覆盖面问题。更靠近震中的地区，往往受到破坏的程度就更大，但地震预警留给该区域的反应时间却更短，存在一个难以调解的矛盾。因此，除了建设速度更快、精度更高的装置，进一步发展地震预警系统之外，我们同样不能停止对地震本质以及地球科学的相关研究。

　　数字经济的发展，让我们不光看到了直接或间接利用数据来引导资源发挥作用，推动生产力发展的巨大潜力，也让我们在面临灾祸时，多了一份选择与保障。

　　参考文献

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　　[7] 陈旭，张力文. 地震预警信息发布体系与应对策略研究.电子科技大学学报(社科版).2014,(1):6-10

　　作者：韩越扬

　　编辑：韩越扬