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防灾减灾第一步,这才是真正的“手眼通天”!

来源:蝌蚪五线谱2023-05-12 19:54

  今天(5月12日)是我国第15个全国防灾减灾日,主题是“防范灾害风险,护航高质量发展”。

  作为防灾减灾的第一步,预警系统在灾难发生时为生命争取了宝贵时间。今天,我们为大家收集了一系列防灾减灾“黑科技”,一起来看看它们是如何工作的~

  1、地震预警系统

  预警就是指在实际灾难发生前,对即将受灾区发出警告。地震预警系统在震中发生地震后,利用的是信息传递速度(光速)和地震波速的差别,即在地震波造成危害前,通知目标区域。

  地震波产生示意图

  图源:中科院高能所

  首先,让我们来了解一下地震波。高中时我们都学过振动产生波,地震波的产生是因为发生地震时,震源物质快速破裂运动,振动在地球内传播会形成两种机械波。

  一种是纵波P波,物质粒子的振动和传播平行,它的速度最快,最快能被人们感知到,由于是纵波,它使地面发生上下振动,破坏力较小。

  第二种是横波S波,是由于物质剪切形成的波,它的速度相对较慢,但是由于是横波,到达地面,它会使地面发生前后、左右抖动,破坏力较强。

  当P波,S波到达地面后,在地面相遇会混合,形成面波L波(只在地面传播),混合的结果使它变得振幅大,波长长,对建筑物极具破坏力。

  所以发现了吗?如果在较慢的S波到达地面前,能作出相应的预警,就可以减小灾害发生概率。因此, 地震预警系统利用的就是传播较快的P波,可以提前给预警系统通风报信,从而快速对震中抵达的地震波形进行分析,得出发生时间、位置、强度等信息,提前数秒到几十秒给震中周围地区发出预警。

  预警时间和伤亡减少率

  图源:《地震预警(报)系统及减灾效益研究》

  人们获得的几秒到几十秒的预警时间会有多少作用呢?根据《地震预警(报)系统及减灾效益研究》:地震预警时间为 3秒时,可减少14%的人员伤亡;地震预警时间为10秒时,可减少 39%的人员伤亡;地震预警时间为20秒时,可减少63%的人员伤亡。

  对于处在地震带的人们,如果有地震避灾演习的经验,通过地震预警可以让人们了解到地震大概等级,到达时间,从而快速决定自己的应对方式,这几秒的反应时间就足以拯救生命。

  2、森林卫星遥感监测技术

  我国是森林资源大国,做好森林火灾监控非常必要。随着我国空间技术的发展,遥感卫星逐渐成为森林火灾监控的主流手段,遥感卫星技术指从远距离感知目标反射或自身辐射的电磁波、可见光、红外线,对目标进行探测和识别的技术。

  卫星携带的探测仪器中有专门感应红外辐射的通道,对热源特别敏感,一旦出现山火,卫星监测数据在这个通道(近红外)的辐射率和亮温(用同辐射量的黑体温度表示物体的辐射能量值)会急剧变化,和没发生火点地方的通道值形成明显差异。

  由于亮温峰值会随温度的升高向短波方向移动,所以火点处在短波波长的亮温比长波波长的亮温高,这两个波段的亮温差比背景处明显偏高。

  据此,我们就可以用卫星这双“慧眼”通道来监测热点,至于这热点是不是火点还需要一个判识过程(目前有计算机自动判识和人工判识两种)。

  上图分别是气象卫星监测出大兴安岭

  起火蔓延、风助火势、熊熊燃烧、逐渐减弱、火灾后的卫星云图

  图源:科普时报

  判识的依据都是利用热点的亮温与周围背景的亮温差异,以及相邻红外亮温差与周围无火区差异,再去除云区、水体、荒漠地带、常热点等疑似火点后,才能确定火点位置,火区大小等。反映到云图上,可以很清晰地分辨出 红色的火区、白色的云团、蓝色的烟雾、绿色的森林和灰黑色的灭火后痕迹。

  2019年四川大凉山大火中的遥感卫星影像

  图源:北京科协

  除了灾前预警,卫星遥感监测还能预判火灾走势、计算明火面积、进行灾后评估等等,为有关部门提供有力的技术支持。

  3、海洋灾害预警系统

  海洋是人类生存和发展的基本环境和重要资源,海洋灾难一旦发生,动辄造成伤亡几万、几千人。

  目前,我国已经逐步建立起“海天一体”的观测手段,包括海洋卫星、地面海洋环境监测站,雷达、移动观测平台、海啸地震台等,为各类海洋气象、海洋灾害预报提供基础数据。

  以风暴潮为例,我国先后自主研发了高分辨率台风风暴潮集合数值预报系统、温带风暴潮数值预报系统等,精细化程度由数公里提升至百米甚至数十米,在风暴潮防灾减灾中发挥了关键的作用,在很大程度上减轻了灾害损失。

  另外,在我国南海海域,时常可见的漂浮在海面上的 “线轴”,其实也是海洋灾难预警的重要一分子。它主要由海底和海面两部分共同构成,高精度压力传感器直接铺设到4000多米的海底,成为海啸预警的“提示器”。

  资料来源:科普时报、北京科协、科学辟谣

  人民网科普、中华人民共和国应急管理部

  整理:董小娴

[ 责编:蔡琳 ]
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