引言?

人類無論發(fā)展到何種階段，得到多少偉大的科技成果，都無法與自然的力量相抗衡。自然災(zāi)害帶給人類的傷害不亞于任何擁有巨大殺傷力的武器，其中最為致命的“終極武器”就是地震。

在公元前23世紀(jì)，堯舜時(shí)代我國就開始了關(guān)于地震的記載，至今中國的地震記錄多達(dá)600余年。直至1911年，我國共經(jīng)歷4.7級(jí)以上地震多達(dá)1034次。

我國處在印度板塊、亞洲板塊和太平洋板塊之間，地殼運(yùn)動(dòng)比較頻繁。中國是最頻繁發(fā)生地震的國家之一，全球30%的地震發(fā)生在中國，死亡人數(shù)也超過全球因地震死亡人數(shù)的一半。

地震

地震所造成的人員傷亡是其他所有自然災(zāi)害無法匹及的，不止如此地震往往還伴隨著山體滑坡、洪水、海嘯等次生災(zāi)害。而且余震所帶來的人員傷亡和損失，完全不亞于主震所帶來的影響。

為了避免地震所造成的生命財(cái)產(chǎn)損失，從古至今的科學(xué)家們不遺余力的與地震作斗爭，終于在科研人員的努力下，我們做到了地震預(yù)警，以減小相關(guān)預(yù)警區(qū)域的災(zāi)害損失。

既然都可以地震預(yù)警，是不是可以像天氣預(yù)報(bào)一樣，將地震提前預(yù)報(bào)呢？

地震預(yù)警

地震的原因?

簡單來說就是由于板塊運(yùn)動(dòng)造成地殼巖層互相碰撞擠壓，巖層斷裂發(fā)生變位錯(cuò)動(dòng)，劇烈的碰撞釋放出大量的能量，能量引起振動(dòng)，板塊邊緣和板塊自身就開始了強(qiáng)烈的振動(dòng)地球上半數(shù)以上的地震都是由于板塊運(yùn)動(dòng)造成的構(gòu)造地震。

地球自始至終都在無止境的自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)，在外部運(yùn)動(dòng)的同時(shí)內(nèi)部物質(zhì)也隨外部的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行變化和分異。地球表面的地殼在內(nèi)外變化的影響下，巖石圈開始產(chǎn)生變動(dòng)，板塊開始演變運(yùn)動(dòng)，這一系列的運(yùn)動(dòng)和變化就促成了地球的地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。

板塊運(yùn)動(dòng)造成地震

除構(gòu)造地震外，根據(jù)地震形成原因還分為火山地震、陷落地震、誘發(fā)地震和人工地震。其中人工地震顧名思義就是由于核爆炸、炸藥爆破等人類活動(dòng)引起的地震，其他皆為自然活動(dòng)引起的天然地震。

構(gòu)造地震又被稱為斷裂地震，一般構(gòu)造地震在發(fā)生時(shí)都會(huì)在主震產(chǎn)生后伴隨著余震。主震與余震的震級(jí)相差2.4級(jí)左右。

根據(jù)能量釋放的大小地震也被分為不同的等級(jí)，有些震感較弱的地震人們甚至都無法感受到，只能被地震臺(tái)的儀器記錄下來。

地震種類

地震的影響范圍無論等級(jí)高低都是有限的，也就是地震波在能到達(dá)的范圍內(nèi)造成的破壞及影響。

地震預(yù)警的技術(shù)?

在科學(xué)界其實(shí)一直沒有就地震預(yù)警的需要條件達(dá)成一個(gè)明確的態(tài)度，大部分擁有地震預(yù)警的國家?guī)缀醵际?/span>地震發(fā)生頻繁，以及有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力的。

地震臺(tái)的工作需要長期不間斷地工作，還要與其它多個(gè)部門聯(lián)合發(fā)揮預(yù)警的作用，因此需要較大的經(jīng)濟(jì)支持。

地震因?yàn)閹r體發(fā)生破裂錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生能量向四周輻射，而這種能量即是地震波。現(xiàn)代的地震預(yù)警技術(shù)就是根據(jù)地震波傳播速度打一個(gè)時(shí)間差，趕在地震波到達(dá)地震區(qū)域之前提前將預(yù)警信息傳達(dá)給民眾。

地震預(yù)警技術(shù)原理

一般地震的震源深度都在幾公里甚至幾十公里的距離，首先無害p波開始傳播，一般幾秒后破壞性的s波就開始向四周擴(kuò)散。而電磁波的速度卻快于地震波所有波頻的速度，地震預(yù)警的原理就是電磁波>無害p波>破壞性s波的速度差，提前預(yù)警。

雖然地震預(yù)警是在地震后才能發(fā)出，但提前將地震信息傳播出去，哪怕只是幾秒鐘的差距也足以拯救成百上千人的生命。在得到預(yù)警的一瞬間，民眾根據(jù)預(yù)警播報(bào)中的時(shí)間、地點(diǎn)、震級(jí)三個(gè)重要信息，及時(shí)做出反應(yīng)及時(shí)避難，應(yīng)對(duì)地震的到來。

地震避難場所

每提前預(yù)警3秒，所能避免的損失就減少14%，但還有預(yù)警盲區(qū)依然威脅著我們。預(yù)警盲區(qū)就是信息采集和分析的延伸性，一旦發(fā)生地震，地震監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)，各個(gè)環(huán)節(jié)開始運(yùn)作最后進(jìn)行播報(bào)預(yù)警，這就是預(yù)警盲區(qū)。

地震預(yù)警的發(fā)展?

日本在上世紀(jì)60年代將地震檢測(cè)系統(tǒng)加入鐵道新干線沿線，80年代，研發(fā)出緊急地震檢測(cè)和警報(bào)系統(tǒng)。直至2007年檢測(cè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)推向日本全國。

我國在1994年起，將地震報(bào)警系統(tǒng)用于核電站和石化天然氣開采企業(yè)中。2008年汶川大地震后，8級(jí)以上的強(qiáng)烈地震造成了巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，2009年在中國地震局的支持下，科技部門開始將地震預(yù)警速報(bào)系統(tǒng)的技術(shù)啟動(dòng)。

四川汶川大地震

終于在五年的努力下，2014年我國完成了由5000多個(gè)臺(tái)站組成的國家地震烈度速報(bào)與預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)民眾進(jìn)行地震預(yù)警的技術(shù)。

其實(shí)早在2013年就已經(jīng)預(yù)警到一次破壞性地震4.9級(jí)巧家地震，甚至在真正建設(shè)完成之前地震預(yù)警系統(tǒng)就已經(jīng)提前預(yù)警了國內(nèi)最大的被預(yù)警強(qiáng)震——2013年蘆山7級(jí)地震。

我國西南地區(qū)是最頻繁發(fā)生地震的區(qū)域，2015年四川成都通過政務(wù)微博發(fā)布地震預(yù)警信息。

2013年蘆山7級(jí)地震余震分布圖

直至目前，四川省每戶家庭都可以在電視上接收到地震預(yù)警信息，一旦周邊發(fā)生地震，電視會(huì)在破壞性地震波到達(dá)前，提前幾秒到幾十秒，將位置、震級(jí)、到達(dá)時(shí)間等信息顯示出來。

目前國際上擁有地震預(yù)警系統(tǒng)的國家并不多，中國繼墨西哥、日本之后成為第三個(gè)擁有地震預(yù)警能力的國家。預(yù)警的意義在于為民眾躲避地震及時(shí)避險(xiǎn)爭取更多的時(shí)間，從而減少傷亡，降低損失。

預(yù)報(bào)與預(yù)警的區(qū)別?

在實(shí)現(xiàn)了地震預(yù)警之后，很多人都希望地震預(yù)報(bào)可以早日實(shí)現(xiàn)。既然都可以預(yù)警，那么提前預(yù)報(bào)更早地知道地震的到來，不就可以大幅度避免地震帶來的破壞和影響嗎？

提前預(yù)報(bào)提前避難

地震并不像天氣一樣可以提前探測(cè)，前文提到地震形成的原因主要是板塊運(yùn)動(dòng)，而板塊運(yùn)動(dòng)本身就是毫無預(yù)兆的，而且地殼運(yùn)動(dòng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，并不是所有的地殼活動(dòng)都會(huì)造成劇烈的振動(dòng)，從而發(fā)生地震。

天氣可以根據(jù)大氣變化和衛(wèi)星探測(cè)做出判斷，而且天氣的變化是有規(guī)律的，自古至今天氣的預(yù)報(bào)就已經(jīng)不再是難題。

可是地震無法通過儀器或者規(guī)律來判定，隨著地球內(nèi)外部的變化地殼內(nèi)部發(fā)生的演變是隨機(jī)的，甚至在地震多發(fā)地帶，地殼會(huì)隨時(shí)發(fā)生變動(dòng)。我們無法收集足夠的資料來進(jìn)行有意義的分析。

地殼運(yùn)動(dòng)隨機(jī)性

在時(shí)間上預(yù)警和預(yù)報(bào)就有明顯的區(qū)別，就像天氣預(yù)報(bào)我們了可以清楚地得知明天后天，甚至未來一周的天氣狀況。

而在現(xiàn)實(shí)生活中，地震預(yù)警往往在地震波到來的幾秒或幾十秒進(jìn)行信息的通報(bào)，而且越接近震中預(yù)警的時(shí)間就越短。

地震波與地震預(yù)警時(shí)間

目前確實(shí)有關(guān)于地震預(yù)報(bào)的科研項(xiàng)目正在進(jìn)行，有科學(xué)家模擬地殼運(yùn)動(dòng)的模型搬進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，他們將以往獲得的地震數(shù)據(jù)輸入模型中，希望以此來得到數(shù)據(jù)上的規(guī)律。利用數(shù)據(jù)的計(jì)算得到地震在發(fā)生時(shí)地殼的變化，以此來推斷地震的發(fā)生。

但地殼運(yùn)動(dòng)隨機(jī)性太大了，科學(xué)家們始終無法得到確切的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，真正的板塊變動(dòng)是實(shí)驗(yàn)室無法復(fù)制的。

科技上的壁壘?

地震預(yù)警本身就是一項(xiàng)復(fù)雜的探測(cè)工程，我們將腳步踏向了遙遠(yuǎn)的外太空，卻始終向沒有將地球深處涉足。相比之下就可以知道，探索地球本身比飛向星空更加困難。

探索地球

預(yù)警系統(tǒng)首先利用地震監(jiān)測(cè)臺(tái)在地震初期檢測(cè)到的振動(dòng)信息來判斷該震動(dòng)是否為地震，之后將得到的地震數(shù)據(jù)傳遞給各部門，然后預(yù)測(cè)震級(jí)、范圍、影響、震中。

最核心的就是判斷地底深處傳來的噪音是否為地震的信號(hào)，然后根據(jù)噪音的數(shù)據(jù)得到地震信息，之后傳播給震區(qū)四周的民眾。

但其實(shí)在我們看來如此成熟的預(yù)警系統(tǒng)，目前還存在著很多技術(shù)上的難題。

地震預(yù)警系統(tǒng)原理

之前文章中提到的“預(yù)警盲區(qū)”就是技術(shù)難題之一，地震預(yù)警是需要高時(shí)效高要求的傳播速度，一旦得到地震信號(hào)就要迅速得出相應(yīng)信息傳遞給民眾。但在目前所獲得的數(shù)據(jù)不完善，就會(huì)出現(xiàn)預(yù)警延遲，而且也會(huì)造成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性降低。

如果一味追求速度，全自動(dòng)的地震預(yù)警系統(tǒng)就可能會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)漏報(bào)的風(fēng)險(xiǎn)，這就是真正的“預(yù)警盲區(qū)”，將會(huì)有地區(qū)無法得到準(zhǔn)確的地震信息，無法及時(shí)避險(xiǎn)從而增加損失。

根據(jù)現(xiàn)有的地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)，其實(shí)還無法完全準(zhǔn)確的得到震源位置和擴(kuò)散區(qū)域，這也會(huì)造成預(yù)測(cè)信息與實(shí)際出現(xiàn)偏差，在自然災(zāi)害面前無論是多么細(xì)微的差距都會(huì)造成難以估量的損失。

地震預(yù)警盲區(qū)

我們的預(yù)警系統(tǒng)主要依賴于縱波，地震發(fā)生后小振動(dòng)的縱波首先傳遞到地震監(jiān)測(cè)器和探測(cè)系統(tǒng)。一次地震后會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)難以預(yù)料的變化，在地震到達(dá)監(jiān)測(cè)臺(tái)后由于系統(tǒng)驟變，壓力爆發(fā)點(diǎn)變動(dòng)不定，很難局的準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

目前人類到達(dá)地下最遠(yuǎn)距離僅僅只有一萬兩千多米，但是與地球的半徑6378千米相比也就只有千分之一。人類雖然堪稱地球的主宰者，擁有目前宇宙中已知的最先進(jìn)的科技，但對(duì)于地球本身的探測(cè)不過只到達(dá)地面而已。對(duì)于地球內(nèi)部人類依然無能為力。

地震結(jié)構(gòu)

結(jié)語

從張衡發(fā)明了地動(dòng)儀開始，人類就開始了地震預(yù)警的歷史。長達(dá)幾千年的發(fā)展，我們終于實(shí)現(xiàn)了全覆蓋的地震預(yù)警功能。極大地減少了因?yàn)榈卣鹪斐傻娜藛T及財(cái)產(chǎn)損失，僅僅幾秒的提前預(yù)警使民眾得到及時(shí)的避險(xiǎn)和有組織的避難。

日益發(fā)展的科技一定會(huì)將步伐走向地球最核心的地方，我們一定會(huì)摸清地殼運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，找到板塊變動(dòng)的原因，將地震預(yù)警徹底發(fā)展成地震預(yù)告，像天氣預(yù)報(bào)一樣，直接解決在地震到來之前解決避險(xiǎn)避難。

讓地震不再是讓人類無能為力的災(zāi)變。

地震波傳播