日本的“緊急地震速報”系統是怎樣運作的？

　　電視和收音機突然播放警報聲：“嘀……嘀……嘀……嘀……。請注意強烈振動(dòng)！”。這就是日本開(kāi)發(fā)的、趕在感覺(jué)到震動(dòng)前發(fā)布通知的“緊急地震速報”。在2011年3月11日發(fā)生東日本大地震以后，相信很多日本人聽(tīng)到這個(gè)聲音后都會(huì )精神緊張。

　　“緊急地震速報”是日本氣象廳提供的警報系統之一。當推測地震的最大震級會(huì )達到5級以上時(shí)，該系統就會(huì )向有可能發(fā)生4級以上強震的地區發(fā)出警報。

　　從警報的發(fā)送次數來(lái)看，從3月11日發(fā)生東日本大地震到4月28日上午，日本氣象廳共發(fā)布70次以上的警報。2009年的發(fā)送次數只有3次，2010年也不過(guò)5次，由此可見(jiàn)此次震災的規模之大。

　　備受關(guān)注的緊急地震速報究竟是以怎樣的機制運行的呢？本文將為讀者介紹一下緊急地震速報系統的現狀。

2006年開(kāi)始投入使用

　　緊急地震速報服務(wù)于2006年開(kāi)始向企業(yè)提供。2007年10月起開(kāi)通了面向普通消費者的服務(wù)。

　　工作原理如下。日本氣象廳和防災科學(xué)技術(shù)研究所配備在各地的地震儀捕捉到地震的初期微震P波（primary wave）后，在主震S波（secondary wave）到來(lái)之前發(fā)出速報（圖1）。P波的傳播速度一般為約7km/s，比S波（約4km/s）傳播速度快，利用這種時(shí)間差，及早提醒人們做好防范。日本氣象廳通過(guò)分析P波的數據，在幾秒內推測出地震規模和波及范圍，并向對象地區發(fā)出警報。

圖1：緊急地震速報工作原理 在震源附近測量地震波（P波，初期微震）以推斷震源、規模及震級等。在地震引起的強烈震動(dòng)（S波，主震）開(kāi)始之前發(fā)出速報，發(fā)送給電視、收音機、手機、防災行政無(wú)線(xiàn)及專(zhuān)用接收終端等。

　　日本的廣播電視在收到氣象廳發(fā)出的警報后，立即通過(guò)電視和收音機進(jìn)行播報。并通過(guò)手機運營(yíng)商發(fā)送給手機用戶(hù)。采用的是由基站端單向發(fā)出信息、強制所有對象手機接收的“播報通知功能”。由于通過(guò)不同于普通通話(huà)和數據通信的優(yōu)先路徑發(fā)送，因此不會(huì )受到頻帶擁擠和數據包集中所帶來(lái)的延遲的影響。

　　緊急地震速報中使用的地震儀設在日本全國約1000個(gè)網(wǎng)點(diǎn)（圖2）。其中，氣象廳設置的多功能型地震儀約有200個(gè)網(wǎng)點(diǎn)。地震儀由Takamisawa Cybernetics和明星電氣供貨。地震儀尺寸跟電飯煲的內膽相當，其中配備有3軸加速度計。過(guò)去采用的是速度計，但發(fā)生巨大地震時(shí)速度計被震斷的話(huà)就不能測量了，因此改成了用加速度計測量運算的方式。

圖2：全國約1000個(gè)網(wǎng)點(diǎn)設有地震儀 緊急地震速報中使用的地震儀設在氣象廳的約200個(gè)網(wǎng)點(diǎn)（圖中的紅點(diǎn)）和防災科學(xué)技術(shù)研究所運營(yíng)的高靈敏度地震觀(guān)測網(wǎng)（Hi-net）的約800個(gè)網(wǎng)點(diǎn)（圖中的黃點(diǎn)）。（本圖由日本氣象廳提供）

浮現出的課題

　　雖然得益于緊急地震速報，有人能在地震中確保安全，但該系統的問(wèn)題也日益突出。首先是“誤報”多。據氣象廳介紹，東日本大地震后的70次警報中，有44次是不準確的速報。其次是該系統在支持智能手機方面還進(jìn)展緩慢。

　　首先是誤報問(wèn)題，日本氣象廳指出原因在于“兩個(gè)小規模地震同時(shí)在接近的區域發(fā)生時(shí)，緊急地震速報系統會(huì )把它當作一次大地震給出預測值”。因此，不僅要提高系統準確度，還要增設地震儀以掌握更加詳細的情況?！啊床蹲降降卣鸩ā@種信息也是重要數據”（氣象廳）。

　　支持智能手機方面，知名手機運營(yíng)商正在加快腳步。比如，軟銀移動(dòng)將使2011年夏季款中除部分機型外的所有終端支持該系統。

　　NTT DoCoMo到夏季，將使現有智能手機支持發(fā)送緊急地震速報的機制“Area Mail”。擬于2011年冬季發(fā)布的支持LTE服務(wù)“Xi”的智能手機將能夠使用基于A(yíng)rea Mail新方式“ETWS”的緊急地震速報?！巴ㄟ^(guò)導入ETWS，發(fā)送時(shí)間將能夠縮短1～2秒”（NTT DoCoMo代表董事社長(cháng)山田隆持）。KDDI也表示“今后所有機型都將支持該系統”（KDDI代表董事社長(cháng)田中孝司）。

防備大地震的發(fā)生

　　除緊急地震速報外，強化海嘯速報體制也是重要課題。目前，大部分的做法是根據陸上地震儀的數據來(lái)推測海嘯?！霸诒M量靠近震源的海上觀(guān)測地震比什么都重要”（東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所海中工學(xué)國際研究中心教授浦環(huán)）。因為如果能在靠近震源的海底觀(guān)測到地震，那么發(fā)生地震時(shí)能贏(yíng)得10秒左右的避難時(shí)間，發(fā)生海嘯時(shí)能贏(yíng)得10分鐘左右的避難時(shí)間（圖3）。如果能有10分鐘時(shí)間，向高處逃生的可能性也會(huì )增大。

圖3：盡量靠近震源進(jìn)行觀(guān)測 在海底設置地震海嘯儀，模擬了P波的到達時(shí)間（南海地震時(shí)）（a）。黃線(xiàn)上的數字表示P波到達所需要的秒數。地震海嘯儀“DONET2”的電纜和觀(guān)測點(diǎn)（圖中的藍點(diǎn)）的設置場(chǎng)所現在正在調整。如果在海底設置觀(guān)測網(wǎng)，與使用陸上觀(guān)測網(wǎng)相比，能夠更快通報地震和海嘯（b，c）。另外，串本和室戶(hù)岬深入斷層內，因此海嘯到達時(shí)間為零，但實(shí)際上會(huì )稍晚到達。（圖由JAMSTEC繪制）

圖4：節點(diǎn)型系統“DONET1”的概要 JAMSTEC從2006年起，已在紀伊半島的熊野灘上設置了20個(gè)觀(guān)測點(diǎn)。獲得的地震和海嘯數據不僅傳給JAMSTEC，還傳給了日本氣象廳等。（圖由JAMSTEC繪制）