大地震突如其来，我们是否还有时间在灾害尚未形成之前作出应对以便减少损失？地震学家、中国科学技术大学教授倪四道的答案是肯定的：对于震中30公里以外的地区来说，往往有宝贵的时间差能加以利用。“但是，目前我国还缺少地震预警系统。”他说。
5月25日，倪四道在中国科学与人文论坛发表演讲，介绍地震科学的现状和前景，随后又接受了《科学时报》的专访。他说，以现有的地震学理论和技术基础，地震发生前、地震发生中和地震发生后3个阶段中，减少灾害损失都大有可为。他谈到的地震预警系统尤其引人关注。
但是，这个地震预警有别于地震预报。预报是震前的，而倪四道所说的预警则是地震过程中的，是人类和地震波进行的一场赛跑。
宝贵的时间差
倪四道说，震中是指地震开始形成的那一个点，但地震不仅仅发生在一个点上。比如，这次四川地震震中在汶川县，但震中并不一定代表灾害最强的地方。破裂从这一点上开始，然后往周围传播。
地震波分为3种：纵波（P波），其能量比较小，传播速度最快；横波（S波），破坏性较强，前进速度只是纵波的60%；面波，主要在地表传播，能量最大，对建筑物的破坏最为强烈，但面波比P波和S波的传播速度要慢很多。各种地震波的传播速度和破坏能力的差异，为作出预警带来了可能。
资料显示，目前地震预警理论分为两种，一种是异地震前预警系统，即将地震计安置在震源区，以此对更远距离的震灾区进行预警。另一种是现地地震预警系统，即在本地，通过先到的P波初始数据确定震源参数，从而预警S波和面波到达本地后的地面破坏情况。地震预警系统由地震监测系统、通信系统、中央处理控制系统和对用户的警报系统4个部分组成。每一部分的处理时间之和与地震波走时之差形成了最终的预警时间。
评价地震预警系统成败的一个重要标志，是看其快速确定地震震级及震中位置的能力。在破坏性地震到达之前，使用P波确定这些参数是用于地震预警的一种最快的方式。倪四道列举了Kanamori、Allen等美国地震学家发表在Nature及Science等权威学术期刊上的文章来介绍这项技术的进展。他说，快速计算的结果“误差已经相当小”。
倪四道以此次汶川大地震为例解释说，从震中映秀开始断裂，到北川有一次比较大的能量释放，然后到达青川又有一次比较大的能量释放，前后跨度200多公里，破裂持续时间100秒左右。而现在科学技术的进步使我们不用等上100多秒才确认这些参数，地震刚开始10秒以内（国外科学家仅利用4～5秒的时间）就可以基本推断出一些重要数据。
如果离震中最近的台站在5秒钟内接收到地震信号，再需要四五秒的时间就能大概确定地震大小和传播方向，这就共用去10秒钟时间。而粗略计算，面波到达北川大概需要近30秒的时间，到达青川大约需要100秒。距离震中远近不同，所拥有的时间差不同，人们可以利用时间差作出地震预警，采取果断措施进行灾难规避。
预警时间内能挽救多少
如果争取到了10秒钟的预警时间，人们可以做哪些事呢？
倪四道说，10秒钟可以让一些人躲到开阔地带，让在校学生躲入墙脚；可以让高速火车停靠下来，避免脱轨；可以让高速公路上的汽车有所准备，减少碰撞的发生；
可以让高层作业的清洁工人进入屋内避难；可以让手术室的医生作出应对；可以停止危险品的生产。更重要的是，政府可以通过自动装置，将煤气、电、水的总供应暂停，避免火灾等次生灾害发生。
离震中越远，可以作准备的时间越长。“比如这次的北京，有将近10分钟可以作准备。这个时间足够通知大家没有危险，可以在屋内静静等候，避免不必要的恐慌。”
倪四道补充说，合理的预警是，离震中远近不同的城市接收到的预警不一样，比如说武汉接收到的预警应该是“四川发生8级地震，有强烈感受”；对于北京、上海来说是“有感受”；对于东北来说则基本没有感受。“这都是可以做到的。”
中国缺少地震预警系统
目前，日本、土耳其、美国加州部分地区、墨西哥和我国台湾省都已相继建立了地震预警系统，一些系统也已经过地震考验，并积累了经验。尤其是日本，很早以前就将地震预警系统运用在新干线的安全管理方面。
倪四道说，日本作地震预警有特别好的条件，因为他们台站密度相当高。在日本，有各式各样的地震台站两三千个，基本上是20公里以内就有一个台，3秒钟就可以接收到信息，再加上4秒钟就可以知道地震在哪里发生。
中国目前还没有建立起这套预警系统。倪四道认为，我国要建立预警系统，地震监测台站密度还不太够。目前，我国西部地区台站密度比较小，做起来难度大，需要再加密。但首都圈台站密度比较大，先做起来难度应该不大。他对硬件设施的建设表示乐观，认为如果开始行动，我国有望在几年内把预警系统所需的监测硬件搭建起来。而且地震监测仪器的相关技术也一直在发展。“现在很多人提出可以把地震监测仪的成本做得更低，甚至在笔记本上都设传感器，这样监测仪更小型化、经济化。”
不过，倪四道承认，目前相关的理论和技术仍然不成熟，还在不断完善中，能不能把确认地震参数的时间再缩短、精度再提高？这仍然是地震学家们密切关注的课题。但是，相关系统已经“可用”。“日本、土耳其采取的措施就是边研究边应用。”他说。
在汶川大地震发生两天后，美国麻省理工学院出版的《技术评论》(Technology Review)杂志刊登了一篇题为《中国缺少地震预警系统》的文章。在介绍地震预警系统作用的同时，也指出目前这项技术还在发展中，即使在日本，预警时间过短的问题仍然困扰系统的有效运行。2004年日本中部发生一次6.5级的地震，当时正好有一列高速列车驶入地震区域。根据地震预警系统的信息，该列车停电制动，但地震在刹车启动后3秒即袭来，列车没来得及停下，还是发生了脱轨事故。虽然幸运的是没有人员伤亡，但“新干线列车从不脱轨”这一持续长达40年的“安全神话”被打破。
另外，地震预警信息如何发布也是值得研究的大课题。倪四道说自己对这方面不是很了解，但建议，首先应该经常组织演习，让居民熟练掌握地震发生时应该怎么做，避免恐慌；然后再完善信息平台建设，尽快把信息传播给大众，让大众在参加过演习、心里有准备的情况下避免灾害。他还补充说，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中，已经明确了建设国家公共安全应急信息平台的重要性，其内容为构建国家公共安全早期监测、快速预警与高效处置一体化应急决策指挥平台。也许，地震预警系统将成为国家公共安全应急信息平台的重要组成部分。
（肖洁 来源：科学时报 2008-5-27）
