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地震預(yù)警是指地震發(fā)生后，根據(jù)臺站觀測到的初期地震動數(shù)據(jù)快速估計地震基本參數(shù)并預(yù)測其對周邊地區(qū)的影響，然后向地震波尚未波及、但可能產(chǎn)生破壞的區(qū)域發(fā)布警報信息。利用地震預(yù)警系統(tǒng)提供的數(shù)秒至數(shù)十秒預(yù)警時間，公眾可以采取就地避震或快速疏散等措施以減少人員傷亡，重大工程或企業(yè)可以采取緊急處置措施以避免次生災(zāi)害的發(fā)生，例如高速列車緊急制動以避免列車脫軌、燃?xì)夤芫€及時關(guān)閉以避免次生火災(zāi)、核反應(yīng)堆緊急關(guān)閉以避免核泄漏、精密儀器停止生產(chǎn)操作以避免設(shè)備受損、電梯緊急停運(yùn)在最近樓層以避免把乘客困在電梯之內(nèi)。雖然地震預(yù)警時間很短，可以實施的緊急處置措施有限，但是特大地震的可能破壞區(qū)域很大，能夠?qū)嵤┚o急處置措施的用戶數(shù)量眾多，綜合減災(zāi)效果可觀。地震預(yù)警與地震預(yù)報在時間概念上明顯不同。地震預(yù)報是指在地震發(fā)生前,對未來地震發(fā)生的震級、時間和地點進(jìn)行預(yù)測,并及時公布于眾,讓人們做好預(yù)防,以減少災(zāi)害損失。地震預(yù)報屬于“震前”災(zāi)害預(yù)防范疇，是現(xiàn)今的世界性科學(xué)難題之一；而地震預(yù)警則屬于“震后”災(zāi)害應(yīng)急范疇，經(jīng)過數(shù)十年的研究，在技術(shù)上已相對成熟。目前，日本、墨西哥、美國等幾十個國家和地區(qū)已經(jīng)建設(shè)了地震預(yù)警系統(tǒng)，并在多次破壞性地震中取得了減災(zāi)實效。地震預(yù)警系統(tǒng)是秒級響應(yīng)、全自動化運(yùn)行的實時系統(tǒng)，包括密集的地震觀測臺網(wǎng)、實時的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、高效的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和快速的信息發(fā)布系統(tǒng)，其核心技術(shù)包括海量觀測數(shù)據(jù)的實時匯集、地震基本參數(shù)快速估算、地震影響場快速預(yù)測、預(yù)警信息快速發(fā)布等。我國十三五期間全面推動地震預(yù)警技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，取得了重要的進(jìn)展： （一）地震預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)方面 國家地震預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)項目“國家地震烈度速報與預(yù)警工程”于2015年6月獲得國家批準(zhǔn)立項，2018年7月完成可行性研究和初步設(shè)計并正式啟動實施，計劃2022年底完成全部實施。項目將在全國建設(shè)由1928個基準(zhǔn)站、3114個基本站以及10349個一般站組成的地震觀測網(wǎng)絡(luò)，其中華北、南北地震帶、東南沿海、新疆天山中段以及拉薩周邊地區(qū)等共計220萬平方千米左右的重點地區(qū)內(nèi)臺站平均間距可達(dá)12千米，形成秒級地震預(yù)警能力。工程建成后，將依托電視、廣播、互聯(lián)網(wǎng)、新媒體、信息接收終端等發(fā)布平臺，為各級政府、社會公眾、行業(yè)企業(yè)等不同用戶提供地震預(yù)警、地震參數(shù)速報、地震烈度速報、地震動參數(shù)速報等產(chǎn)品信息服務(wù)。（二）地震預(yù)警技術(shù)發(fā)展方面 我國自2008年汶川地震后就對地震預(yù)警技術(shù)開始了全面研究，目前已經(jīng)掌握了地震預(yù)警的基本算法并研發(fā)出第一代地震預(yù)警系統(tǒng)軟件，基本可以支撐國家地震預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)項目的實施。但是，與日本、美國等地震預(yù)警技術(shù)先進(jìn)、實踐經(jīng)驗豐富的國家相比，我國的地震預(yù)警技術(shù)研究仍處于跟跑水平，自主創(chuàng)新的理論方法偏少。2018年底立項實施的國家重點研發(fā)計劃項目“地震預(yù)警新技術(shù)研究與示范應(yīng)用”，聚焦當(dāng)前地震預(yù)警系統(tǒng)中相關(guān)預(yù)警參數(shù)估計與測定的“快和準(zhǔn)”、海量數(shù)據(jù)秒級匯聚處理、預(yù)警信息亞秒級發(fā)布等亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題，以“理論研究—技術(shù)研發(fā)—系統(tǒng)研制—示范應(yīng)用”作為一體化全鏈條研究手段，試圖構(gòu)建“新觀測手段、新預(yù)警方法、新處理技術(shù)、新發(fā)布技術(shù)”的地震預(yù)警新方法體系。1.新觀測手段方面，在“國家地震烈度速報與預(yù)警工程”項目原有基準(zhǔn)站、基本站、一般站的“三網(wǎng)合一”臺網(wǎng)基礎(chǔ)上，探索了融合GNSS、現(xiàn)地智能MEMS、PC端MEMS等多源觀測手段的現(xiàn)地地震預(yù)警組網(wǎng)新技術(shù)；發(fā)展了基于智能手機(jī)的地震事件識別與預(yù)警處理方法，為地震預(yù)警向更廣闊的監(jiān)測手段以及眾包與物聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展提供了技術(shù)支撐。2.新預(yù)警方法方面，針對地震波特征參數(shù)與地震預(yù)警參數(shù)低階次回歸關(guān)系的離散性偏大問題，借助于人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)，探索了波形干擾排除、地震事件識別、地震定位、震級估算、破裂模式及地震動場預(yù)測等新方法，預(yù)警參數(shù)估測準(zhǔn)確性與時效性有了較大提高，研發(fā)的新方法模塊部分已開始在線試運(yùn)行。3.新處理技術(shù)方面，基于大數(shù)據(jù)、人工智能和Flink流批等一體分布式實時計算技術(shù)，有效地解決了復(fù)雜密集、超萬臺海量數(shù)據(jù)的實時匯聚和融合派發(fā)難題，構(gòu)建了海量信息秒級智能化處理系統(tǒng)，為地震預(yù)警的數(shù)據(jù)匯聚處理搭建了智能化實時處理平臺。4.新發(fā)布技術(shù)方面，基于分層級聯(lián)廣播、信息壓縮、區(qū)域定向廣播、邊緣計算等新興技術(shù)，構(gòu)建了面向千萬級用戶的預(yù)警信息亞秒級發(fā)布平臺，為地震預(yù)警服務(wù)“最后一公里”能力提升奠定了技術(shù)基礎(chǔ)；研發(fā)的基于PC端地震預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)，可實時獲取中國地震臺網(wǎng)中心速報機(jī)器人的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，在震后更具有實際應(yīng)用價值。這些新方法、新技術(shù)的日益成熟，無疑將為我國地震預(yù)警業(yè)務(wù)系統(tǒng)的升級換代奠定良好基礎(chǔ)，世界最龐大的地震預(yù)警網(wǎng)絡(luò)將會在未來的防震減災(zāi)工作中發(fā)揮更大的作用。
作者：中國地震局工程力學(xué)研究所黨委書記、所長、二級研究員 李山有 來源：中國地震局公共服務(wù)司（法規(guī)司）
編輯：郭冰
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