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本文是利用媒体报道的数据(1,2,3),对日本2008年6月14日7.2级地震中的预警系统状况进行了初步的估计。本文编发后,已收到网友提供了相关资料,在此表示衷心感谢!
日本已投入民用地震预警系统的实效,至今喜忧参半。2008年4月28日凌晨2点32分,冲绳县宫古岛发生了4级地震,日本气象厅初次发表了地震预报,但比地震引起的摇晃迟了5s。在5月8日茨城发生5级地震中,地震预警比震中附近地区出现摇晃的时间迟了40s。因此,日本相关技术人员感叹临震预警“技术难度太大了”,而民众则表示临震预警“没有任何帮助”。
当地时间2008年6月14日上午8点43分,日本东北部的岩手县内陆南部发生了里氏7.2级地震,震源深度约为8km,其中岩手县奥州市和宫城县栗原市(如下图)的震度达到6度强(日本烈度标准,接近于我国标准的12度)。岩手、宫城、山形、福岛等县共有100多人受伤,有多条道路出现塌陷,此外还有桥梁坍塌和民房倒塌的现象。在这次地震中,日本气象厅根据震中附近的监测台获得的地震P波信号,经分析于3秒以后向公众发布了5级弱的地震预警信息(之后4秒修正为6级强)。震中距大约为30km的奥州,强震发生大约3.75s之后(不同媒体有4s和3.5s之别-取均值)才获得了预警应急信息;在遭受严重震害的栗原(下文分析大约取震中距40km),地震预警应急时间只有0.3s;而震中距大约为50km(大崎,日本标准为6度弱)和75km(仙台,日本标准为5度弱,不同媒体有70和80km之别)处的居民,则分别在S波达到前获得了5.3s和15.3s的预警应急时间。
2008年6月14日日本7.2级地震区(根据网友提供信息更新)
从上述日本岩手7.2级地震预警效果看,由监测首先获得的地震P波信号估计震级偏低,各地可以获得地震预警应急的时间,随着震中距的增大而增加,但对应的地震烈度和所具有的破坏性则随之降低;这种地震预警系统对破坏严重的震中及其邻近地区,尚不能有效地发挥预警作用。这些实际情况,与本博已编发的评估结论颇为相符。
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记D是震中距,h为震源深度,Vp、Vs分别是地震P波、S波的波速。对地壳浅表岩石,近似地取Vp=aVs =1.73Vs,则地震S波落后于P波到达某地面点的时差Tps为
式中,Tp为地震发生后P波初至的时间。由式可见,Tps大约是地震发生后P波初至时间的73%。在震中距较小时,Tps时段的P波信号将可能全被用于地震预警分析之用。
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取Vp =4.5km/s,h=8km,由上式计算出的Tp、Tps随震中距变化的关系见下表,其中Ts=Tp+Tps为S波初至时间,时间Tp~Ts范围内仅包含有P波的信号;TJ614分别为上述媒体报道日本2008年6月14日地震各地获得的地震预警应急时间,而Tt614= Ts2TJ614为从地震发生到接受到地震预警信息的推算历时。对同一次地震来说,不同震中距对应的Tt614在理论上应相互一致。由表可见,在日本这次地震中,4个震中距对应的Tt614数值彼此相差不显悬殊,其平均值约为14.9s。
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地震监测台获得P波信号后开始分析至各地接收到预警信息需要的时间取为4~5s,则日本这次地震在地震发生至对P波信号开始分析前,需要的时间大约为10s左右。将此与表中的Ts数据比较,似可推测,这次地震赖以进行预警分析的主要强震监测站之震中距有可能不超过25km(若强震观测站的震中距明显小于此数,则这次地震预警分析就是同时利用P波、S波信号了)。
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D(km) |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
75 |
Tp(s) |
2.85 |
4.79 |
6.90 |
9.06 |
11.24 |
17.76 |
Tps(s) |
2.08 |
3.49 |
5.04 |
6.62. |
8.21 |
12.23 |
Ts(s) |
4.93 |
8.28 |
11.94 |
15.68 |
19.45 |
29.99 |
TJ614 (s) |
/ |
/ |
-3.75 |
0.5 |
5.3 |
15.3 |
Tt614 (s) |
/ |
/ |
15.69 |
15.18 |
14.15 |
14.69 |
次日后记:从网友提供的资料看,本文所取岩石波速在震中距大于35km后偏低15%左右;日本此次地震预警系统发给特殊用户(如新干线等,第1报)的预警要早于发布给强震区民众的(第2报)。
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