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地震预警系统真地能够有效的减灾吗?

已有 6470 次阅读 2010-5-1 21:04 |个人分类:防灾减灾|系统分类:博客资讯| 地震, 预警系统, 局限性

        今天阅读方舟子先生新浪博客转载《财经》2010年第9期(2010年04月26日)的文章《废黜地震预报》,又看到了中国科学技术大学倪四道教授的观点:地震的短临预报目前难以取得突破,中国应该大力发展地震预警技术,有效减少地震灾害。

        地震预警(本博称其为临震预警),指的是在地震发生以后,利用地震波与电磁波之间的几秒到几十秒时间差,抢在强烈的地震波传播到某一地区前告诉公众躲避到更加安全的区域,这可以在很大程度上降低人员伤亡。事实会果真如此吗?

        本博于2009年4月8日曾试探性分析了临震预警系统可能发挥作用的前提条件。现在再根据中科大倪四道教授近几年来发表于新闻媒体的观点和相关资料,做进一步的讨论。

       设发生地震至邻近至少3个地震台监测到地震P波信号并联网分析定位需要的时间为t1,之后上传电视、电台等电磁波信号公开发布需要时间为t2,公众获悉地震信息并反应到安全防护状态需要时间为t3。另一方面,设从地震发生时起的振幅大且可能引起破坏的地震面波初至时间为T1,地震面波引起建(构)筑物开始反应到出现破坏的时间为T2

       按临震预警系统的工作原理,要想该系统有效地发挥预警效益,则应满足

t1+t2+t3>T1+T2

        关于t1,根据美国学者所称获得P波信号后需要4秒钟,加上P波从震中达到地震台的时间(波速按4.5km/s估算),即使震中距30km以内有地震监测台站,估计一般也不易少于10秒钟;中科大倪四道教授在不同场合就有10秒20秒的说法,可见对此尚难有较为确切的数据,本文分析暂取t1+t2=20秒。关于t3,对量大面广的非高层建筑,暂取20秒。因此,作为初步估计,大约t1+t2+t3=40秒。

       若再取T2=10秒,则由上式得T1<30秒。大约取浅部地壳岩石面波传播速度为2.5km/s,则30秒内面波所能达到区域的震中距=75km。可见,在上述各取定条件下,临震预警系统可能发挥有效预警作用的区域离震中的距离应大于75km。

        但当上述至少3个邻近的地震监测台站对某次强震的震中距大于30km时,临震预警系统可能发挥有效预警作用的区域离震中的距离将比75km更大。可见,要想使临震预警系统对震中距不大的区域内发挥有效预警和减灾作用,地震监测台站的分布密度看似需要小到相邻台站的间距不大于52km(按任何相邻3个地震观测台站构成等边三角形-梅花形布置,震中位于中心布置),这种临震预警系统将是何等的投资规模啊!

       然而,地震要重创波及地区,地面加速度峰值必须达到一定的量级,而随着震中距的增大,地震地面加速度峰值整体而言是将会发生衰减的。

       虽然各区域受地壳岩体性状和地形的影响,地面地震加速度峰值随震中距而衰减的程度会有所差别,但总体变化趋势还是较为相近的。下图是从网上检索的《地震学报》文章中截取的,可见,对8级地震而言,震中距75km处的地震加速度峰值,已由震中的0.9~1.0g(地震烈度高于10度)衰减到0.2g以下(地震烈度低于8度)。可见,只要这个地区建(构)筑物的抗震设防烈度标准编制得当震害本身就不会严重的(汶川512地震中,青川县本身就处于震中区,而不能简单地看成是离汶川200km)。

        综上初步分析可知,目前国内外一些学者极力倡导建立的临震预警系统,要想其发挥有效的预警和减灾作用,地震监测台站建设的投资巨大,但对强烈地震的震中区却并不能起到预警作用,而对能够提供预警时间的广大地区,只要工程抗震设防得当,这一系统又将成为一种摆设而无实际的预警减灾作用。

        因此,本博认为,提高我国地震防御能力的重要途径,应该是尽快重新评估并适当提高全国各地的工程抗震设防标准,尤其是将广大农村民居的抗灾能力纳入强制性监管的范畴。

:2010-5-2有所补充修改。本文属抛砖引玉之作,欢迎讨论和指正!



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