防灾减灾第一步，这才是真正的“手眼通天”！

　　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