地震预警:预警系统-中文百科频道

技术原理

地震的成因是由于地下几公里至数百公里的岩体发生突然破裂和错动。而这些破裂和错动释放的能量又以地震波的形式向四周辐射出去。地震波是一种机械波，具有一定的传播速度，当地震发生后，要等相应的地震波传播到人所在的位置。这个时间差给地震预警留下了空间。

地震发生时，首先出现的是上下震动的P波，震动幅度较小，要过大约10秒到1分钟时间，水平运动的S波才会到来，造成严重破坏。地震预警就是利用地震发生后，P波与S波之间的时间差。原理上，在距离震源50公里内的地区，会在地震前10秒收到预警信息；90-100公里内的地区，能提前20多秒收到预警信息。根据数据准确估计震级、震中位置以及快速估计地震对预警目标的影响等。

主要功能

地震预警，是指在地震发生后，利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点，提前对地震波尚未到达的地方进行预警。一般来说，地震波的传播速度是每秒几公里，而电波的速度为每秒30万公里。因此，如果能够利用实时监测台网获取的地震信息，以及对地震可能的破坏范围和程度的快速评估结果，就有利用破坏性地震波到达之前的短暂时间发出预警。

研究表明，如果预警时间为3秒，可使伤亡率减少14%；如果预警时间为10秒和60秒，则可使人员伤亡分别减少39%和95%。

鉴别方法

“地震预警”与“地震预报”的区别

“地震预警”并非“地震预报”，两者不属同一概念。地震预报是对尚未发生、但有可能发生的地震事件事先发出通告；而“地震预警”是指突发性大震已发生、抢在严重灾害尚未形成之前发出警告并采取措施的行动，也称作“震时预警”。

地震预警（earthquake early warning），不是地震预测或预报。地震预警是指在地震发生以后，抢在地震波传播到设防地区前，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。

地震预报是对尚未发生、但有可能发生的地震事先发出通告；地震预警则是指在地震发生以后，抢在地震波传播到设防区域前，向其提前几秒至数十秒发出警报，以告知当地人们采取应急措施，尽可能减少伤亡。

设备结构

地震预警系统是指实现地震预警的配套设施。按照系统响应的顺序可包括：地震监测台网、地震参数快速判测系统、警报信息快速发布系统和预警信息接受终端。整套系统的特点是高度集成、实时监控、飞速响应，尤其是飞速响应这一点至关重要。因为地震预警系统其实就是在和地震波赛跑，多跑赢一秒，就能多获得一秒的应对时间，用分秒必争来形容最为恰当不过地震预警系统的工作原理就在于可以探测到地震发生最初时发射出来的无破坏性的地震波（纵波即P-波，primary wave），而破坏性的地震波（横波即S-波，secondary wave）由于传播速度相对较慢则会延后10～30秒到达地表。深入地下的地震探测仪器检测到纵波（P-波）后传给计算机，即刻计算出震级、烈度、震源、震中位，于是预警系统抢先在横波（S-波）到达地面前10～30秒通过电视和广播发出警报。并且，由于电磁波比地震波传播得更快，预警也可能赶在P波之前到达。

当地震发生后，离震中最近的几个预警台站会陆续接收到地震信号，触发地震参数快速判测系统；在收到信号的几秒至十几秒内，快速判测系统将估算出地震的发震时刻，发震位置，震源的类型和震级的大小；然后利用这些参数模拟出相关区域内地面运动的强烈程度；根据模拟的结果，抢在相应地震波以前，向不同地区发出相应的预警信息。

发展现状

国际

2014年，全球有五个国家和地区拥有能够为一个或多个用户提供预警信息的预警系统。除了墨西哥和日本拥有通过多种通信信道提供给公众预警信息的预警系统外，土耳其和罗马尼亚也拥有为一个或多个用户提供信息的地震预警系统。

日本

日本国土交通省所属的日本气象厅于2006年8月1日启用高度利用向紧急地震速报系统，并于次年10月1日上午9时开始向全国的一般大众发布警报。

日本紧急地震速报分为“预报”和“警报”，“预报”向高度利用者提供，警报的发报条件为“预测震度5弱以上”。

墨西哥

墨西哥城地震预警系统SAS于1991年8月投入使用，向公众发布地震警报的地震预警系统。该系统可以使墨西哥城2000万人口中约有440万人能够接收到警报信号。

SAS系统已经使用十多年了，错报率和误报率很高，探测的地域还有一定限制，这使得SAS系统的作用有限。

2005年，墨西哥国家理工学院的巴埃纳?迪亚斯等人发明了一种地震预警系统，如震动超过里氏5级，该系统将自动激活，在地震波抵达前200s通过手机向人们发送预警信号，据试验，该系统预警成功率在90%以上。

国内

1994年，中国广东大亚湾核电站建立了用于地震报警的地震仪表系统；2001年10月，辽宁省地震局为中国石油天然气股份有限公司大连分公司建立了大型石化企业地震预警系统投入使用。

在政府层面，2009年开始，中国地震局在科技部支持下，开始启动“地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用”项目。2013年，据中国地震局相关人员介绍，“国家地震烈度速报与预警工程”已经进入发改委立项程序，计划投入20亿元，用五年时间建设覆盖全国的由5000多个台站组成的国家地震烈度速报与预警系统。

2014年8月，“成都高新减灾研究所”的民间机构成功预警云南鲁甸6.5级地震，成立于汶川地震后，研究所通过自主研发的ICL地震预警技术系统对民众进行地震预警。据研究所所长王暾介绍，与日本的预警系统相比，ICL系统的响应时间快25%，可靠性更高。

据介绍，此次云南的地震是成都高新减灾研究所的地震预警系统预警的第14次造成了破坏的地震，第一次预警破坏性地震是2013年2月19日巧家4.9级地震，迄今国内最大的被预警的地震为2013年4月20日的芦山7级强震。

2014年7月28日，该研究所宣布，跨越中国五省区（宁夏、甘肃、陕西、四川、云南）的南北地震预警网贯通并启用，预警网包括1960个地震预警监测台站，覆盖近80万平方公里，可为超过3亿人服务的地震预警系统。

2014年8月，中国正在广东等地开展地震预警试验，未来将在全国范围内挖掘数千口地震深井，保证每个县城至少有一个，共同编织成一张巨大的地震预警网。在一口口深度1公里以上的深井中，将放入各种地震波检测仪器，一旦捕捉到地震波，即发射无线电波启动相应预警装置。然后，通过一系列自动化装置与交通运输、重大工程、厂矿企业等相连，赶在有破坏力的地震波尚未到来之时，及时断水断电。

2015年1月，成都高新区已通过其新浪政务微博“成都高新”开通地震预警信息发布功能，这也是中国首个开通地震预警服务的政务微博。

新华社成都12月20日电（记者董小红、张海磊）到2020年底，四川将建成2003个监测台站，全省可提供秒级地震预警服务，并可在震后数分钟内快速获取县城和乡镇的实测地震烈度，快速确定灾情分布、重灾区范围等信息，为各级政府震后高效指挥救灾行动提供科技支撑。从四川省地震局获悉，该项目全称为“烈度速报与预警工程”，总投资2.3亿元，建成后将形成“三网合一”的实时传输地震观测台网，提升全省的地震监测能力，促进地震科学研究的发展。 “等监测台站全部建成，全省范围内将可实现5-15秒地震预警，形成台站间距在20千米左右的高密度综合地震观测网络。”四川省地震监测中心副主任高级工程师苏金蓉介绍，该项目建成后，四川地震烈度速报精度将达到10-20千米。记者了解到，该项目建设分为五大方面：一是省级预警中心的建设，包括数据处理、通信网络、技术支持与保障和紧急地震信息服务系统；二是台站观测系统的建设；三是通信网络系统的建设；四是紧急地震信息服务系统建设，包括158个县级转发平台，213个政府部门、11个企业、324所学校接收终端；五是技术支持与保障系统：包括1个阿坝州分中心、1个九寨沟服务站。 “今后，地震预警功能还将接入全省乡村广播系统‘村村响’，及时提醒村民安全有效避险，打通地震预警‘最后一公里’。”苏金蓉说。

2020年01月10日，TCL电视正式启用地震预警功能，于1月10日上午率先在成都上线，当天覆盖到四川全省。本次TCL电视上线的地震预警功能，是由雷鸟科技和成都高新减灾研究所共同研发的技术成果。在本次合作中，成都高新减灾研究所提供预警信息源和后台技术，雷鸟科技负责电视地震预警功能的产品设计，数据服务和技术支持。

该功能上线后，用户只需开启地震预警服务，一旦周边发生地震时，TCL电视会在破坏性地震波到达前，提前几秒到几十秒，以弹窗和警报声的形式，把震中位置、预警震级、预估烈度等地震预警信息告知用户，为用户争取避险时间，减少伤亡和次生灾害。

部署要求

部署地震预警系统，是一个整体的社会工程，并不是一个简单的技术问题，需要综合考虑科技因素、经济因素和社会因素。仅有罗马尼亚、土耳其、墨西哥和日本拥有投入使用的地震预警系统，正在开发预警系统的国家和地区有美国加州、冰岛、瑞士、意大利、希腊、埃及和印度。据2004年《科学》杂志报道，日本2004年花费9000万美元完成的地震预警系统是迄今最为全面的预警系统。值得注意的是，地震大国同时也是地震研究实力最为强劲的美国，仍没有实际运作的地震预警系统，因为有美国学者批评建设此类系统会挤占大量地震学的研究经费，不利于地震学的长期发展。

开发地震预警系统地区特点

1.地震发生频繁。如日本、墨西哥和美国加州都位于环太平洋地震带上，地震活动频繁。只有频繁的地震活动才需要频繁的地震预警，来减轻地震造成的损失。如果不能减少一定的损失，那么部署这套昂贵的系统本身就是一笔损失。

2.有较强的经济实力。地震预警系统由于整合度高，对地震台站密度有要求且需要长期不间断运作。地震预警系统的警报终端还需要与相关行业和部门合作开发，如电视台、铁道部门、工厂、医院等等，都需要装备相应的警报终端才能发挥预警系统的功效。因此预警系统的部署成本并不算是低廉，对当地可能有一个长期的经济压力。

3.设防区域小，预警价值高。日本均为整体设防，因为他们需要防御的总面积偏小，美国的地震预警系统主要也是针对旧金山周边区域。同时，这些防御区域经济相对发达，高科技产业密集，人口密度大，长期预警的经济社会价值可观。

综合上述的情况，对于是否需要地震预警系统，科学界内仍未能形成一致的看法。支持的学者认为这是一个很棒的想法，可以减少地震灾害的损伤；不支持的学者认为这套系统成本高昂、功能有限，前途并不光明。2004年《科学》杂志有文章标题用“打赌”来形容各个国家对于地震预警系统的态度。迄今，我们仍无法看到这个赌局的结果。

预警意义

地震预警的主要意义在于为人们避险提供更多时间。

地震发生后，房屋从开始晃动到倒塌的平均时间大约12秒。最新的预警科技提供逃生和避险的时间可以超过30秒。有了预警系统后，预警时间增加了，判断决策时间减少了，避险时间以大大增加。但是避险时间的长短根据震中离用户的距离不同而不同，据成都高新减灾研究所所长王暾介绍，预警时间大概等于“震中离用户的距离（公里）/4”或者“震中离用户的距离（公里）/350-6”。

相关研究表明，地震预警时间为三秒，伤亡率可减少14%；预警时间为10秒，伤亡率可减少39%；预警时间为20秒，伤亡率可减少63%。从这个数据来看，增加预警时间是非常有意义的。

例如，2014年8月4日云南鲁甸6.5级地震发生后，距鲁甸58公里处的四川云南县民众，在地震波到达前十秒接收到预警信号。

应用案例

美国

旧金山地震提前10秒被预测未来可提前50秒

2014年8月24日，美国加利福尼亚州旧金山北部地区发生6.0级地震。此次地震为当地25年来最强烈的地震，造成至少170人受伤，旧金山地震发生10秒前，美国伯克利地震学实验室的一个地震警报系统成功探测到了这次地震，并向地震学家发出了预警。

尽管该实验室开发的这一实验地震警告系统还处于演示阶段，仅向一小部分测试用户推送信息，但该系统提前探测到了24日的地震，并向实验室人员发出警告。提前10秒钟发布地震预警，可以让人们有时间进行躲避，从而减少在地震中受伤或死亡的风险。科学界希望这一系统最多可在地震来临前50秒向民众发布地震预警。

中国

首都圈

首都圈是以国家首都城市为核心形成的都市圈，该区域地质构造复杂，也中国东部地震多发区之一，1976年唐山地震就发生在这一区域。此次系统覆盖了北京、天津、唐山、承德、张家口、保定、廊坊、沧州、大同等首都圈区域13万平方公里范围。当首都圈及周边区域发生地震时，预警系统可以在地震发生7秒内为民众和重大工程发出警报，减少人员伤亡和次生灾害。

据成都高新减灾研究所所长，地震预警四川省重点实验室主任王暾介绍，首都圈地震预警系统应用了该所自主研发的ICL地震预警技术。该技术是2008年汶川地震后，在来自中国地震局等国内外专家的支持下研发的，经过大量汶川余震检验而逐渐完善与成熟，形成了我国具有完全自主知识产权的地震预警技术。

中国首次实现微博自动发布地震预警信息

2013年1月5日13时6分14秒四川绵竹(N31.7，E104.1)发生3.0级地震，发送本信息时(13时6分23秒)地震横波还有15秒到达成都，预计烈度0.0度。此次微博发布的地震预警信息是由电脑自动发送，该预警信息在通过微博发送的同时，也通过计算机、手机、专用预警接收服务器、电视等实时同步发布。

此次地震预警信息是由在汶川区域布设的预警试验网发出，仅四川境内，仪器已覆盖了包括汶川、青川、都江堰、龙门山断裂带在内的广大地震多发区域。

中国首家预警机构

成都高新减灾研究所，从2008年汶川地震后开始研制地震预警技术；在来自中国地震局、中国地震局地球物理研究所、中国地震局工程力学研究所、四川省地震局、福建省地震局、云南省地震局、成都市防震减灾局等单位专家的帮助下，成都高新减灾研究所初步掌握了地震预警和烈度速报的核心技术，且已经将这些技术融入到其开发的软硬件一体化系统中，形成了自主知识产权。

从2010年底开始，研究所已经先后在2万余平方公里的汶川余震区域【见下图一】（包含18个县市，覆盖了四川省、甘肃省、陕西省三省交界区域）布设了预警试验网络【见图二】，自2011年4月15日起，已经对试验区域内发生的110次余震实现了预警，并在国内首次实现了参试人员先收到预警短信，然后才感觉到地震（在四川省地震局台站管理中心、成都市防震减灾局等单位都安装了接收终端，并进行了实时录像）。

图一汶川试验区域图图中方框表明地震监测设备布设区域，其中的小圆点表示监测设备。图二

预警和烈度速报系统展示平台。该平台展示了台站监控（左上屏）、实时数据流（左下屏）、预警警报窗口（右上屏）、烈度速报输出（右下屏）

中国建成世界最大地震预警网覆盖约6.5亿人

2013年初中国地震局提出用五年时间建设具有5000余台地震预警监测仪的中国地震预警网。

2014年10月20日，地震预警四川省重点实验室、成都高新减灾研究所宣布，在科技部、四川省科技厅、四川省应急办、成都市防震减灾局及其他市县地震部门等支持下，中国25个省市部分区域已建成5010个地震预警台站，面积近200万平方公里，覆盖约6.5亿人，是世界最大预警网。

该预警网的核心技术是中国具备完全自主知识产权的“ICL地震预警技术系统”。该技术在吸收国内外，特别是日本地震预警技术并进行重大技术创新，经过汶川大量余震试验完善而形成的，其关键技术指标(盲区半径、响应时间、误报率)世界领先，是国内唯一以服务民众和工程的地震预警技术。

该地震预警系统已连续预警景谷6.6级地震、鲁甸6.5级地震、芦山7级强震等18破坏性地震，无误报和漏报。同时已逐步在学校、社区等人员密集场所，以及高铁、化工、地铁、核反应堆等重大工程中开展地震预警应用。由此，中国成为继日本、墨西哥后，世界上第三个具有地震预警能力的国家。

2020年7月12日河北唐山地震电视成功预警

2020年7月12日06时38分，河北唐山市古冶区发生5.1级地震。地震前五秒，TCL电视跳出地震预警信号。 TCL电视上线的地震预警功能，是由雷鸟科技和成都高新减灾研究所共同研发的技术成果。