丛林穿行者

标题: [转帖]地震预警技术,有两个方向 [打印本页]

作者: 龙眠    时间: 2008-5-15 22:42:40     标题: [转帖]地震预警技术,有两个方向

人总想知道未来的事,无论大如国运凶吉、经济盛衰,小如明天天气、股市涨跌,有办法的话,都想预计。古人用的方法多是占卜,现代人则多用各种科学方法、统计模型。有些方面,人类的预知能力已经不错,但对自然灾害---如台风、地震等的预测工作,只累积了粗浅经验。四川发生地震,有些民众抱怨政府没发出预报;政府或有政治经济考虑,但比较合理的解释,仍在科技层面。
科学家为预知地震发生,进行了多方面研究,方法有直接、间接两种,依靠观察动物反常行为去判断地震即将发生,是一种间接方法。直接方法是收集地震多发区的地质资料和地震数据,建立预计模型,用试误法改善模型的预计能力。发展这种方法十分困难,原因一是震中心常常在地面之下好几十公里,有时还在海底下面,上天容易入地难,最有用的地质数据最难掌握。二是大地震在某一地区发生的频率低,通常几十年、几百年才一次,故有用的数据严重不足,无法精确估算;一般来说,预测未来事件所需的过去事件数据点,通常要2、30个,在同一地震区收集这么多次的大地震资料,需要几千年。强度较低的地震次数多一些,但也不够,如加州Parkfield镇百多年来取得6次6级左右的地震,平均22年一次,最近一次按推算应在01年发生,但迟至04年。Parkfield地震的预测工作所用数据,是全美最好的,结果,时间误差仍大。况且,中等程度地震的预测方法,能否用在强度7级以上的大地震,本身就是一个需要时间才能解决的问题;同样,在某一地震区得出的预测模型,放到另一地震区是否有效,很难说。
准确预测大地震,世界上还没有哪个国家办得到。因此,一些科学家退而思其次,想办法在大地震发生之后的短短几秒至几十秒的时间内发出警告,让人们采取最低限度的应急措施,力求把生命和财产损失减至最低。这种做法称为地震预警(earthquakewarning),有别于地震预测(forecast或prediction),所用的科学和技术,已经比较成熟。
地震发生后,冲击波从震中心向四面八方散发;这些冲击波有很多种,但与地震预警有关的,只有4种:第一种,称为P波,P指primary,有领先的意思;这种波是预警的关键,因为它在地质媒介中的传播速度最高,同时又那么巧不具破坏性。地震发生后,监测仪器最先接收到的,就是这种波。从物理学的角度看,P波和声波是同一样东西,如果传播媒介是空气,P波便可以听到。
第2种,称为S波,S指secondary,是其次或第2的意思,其传播速度只及P波的6成,波幅则大好几倍,故有相当的破坏性,但非严重;这种波不是声波,人的耳朵听不到。产生S波的方法很简单,在家里也可做到:双手拿着枱布的一边,上下一幌,一个S波便由近而远以枱布为媒介传到枱的另一端。
第3种和第4种,是地震灾害的元凶,分别称为L波和R波,L是Love,R是Rayleigh,是发现这两种波的科学家的名字。L波的速度是S波的90%,R波则最慢,是S波的70%。地震时产生的这两种波的波幅最大,其波长刚好与大概8层高的建筑物产生共震(这种高度的建筑物在中小城镇很普遍),故破坏力极大。L波在传播方向线的左右作之字形摆动,R波的运动方式则和海洋波浪一样,介质粒子作椭圆形上下运动(可以想象,如果你脚下的泥土以这两种方式运动的话,你很难站得稳)。
美国地质服务局给出这几种波在普通地质媒介中传播的速度(以英哩每秒计)分别为:P是2.8,S是1.6,L是1.5,R是1.2。按这些速度计,在距离震中心20英哩处测得P波之后约6至9秒,破坏力次强和最强的震波S,L和R便顺序接踵而至;因此,如果有仪器测得P波,发出警报,则人们便有6至9秒钟的时间作出反应。如在小学校或住家平房里,可先关掉煤气或电源,然后飞奔出外。如果在高大的多层建筑物内,则可躲到指定的坚固的桌子或门框下面。实际的安全时间还可能多几秒,因为建筑物不一定一震便塌,而是不断摇幌几秒或十几秒之后才塌,故先抓一瓶平时已准备好的水或1.食物,然后才躲起来也来得及。离震中心愈远,安全时间愈长,最多可达40秒。按此原理研发的地震预警器,早在十年前已经面世,并在01、03年两次加州地震(5.1级和6.3级)中应用。这种预警器虽有专利,价钱并不昂贵。如果广泛在地震高危区安装,有助减低将来的地震伤亡数字和财物损失。Back

作者: 龙眠    时间: 2008-5-15 22:43:51     标题: [转帖]地震预警技术,有两个方向

对四川大地震救助活动的报道中,似乎没看到、听到类似人定胜天之类的口号,是中国人意识变化的一大飞跃(66年邢台大地震、76年唐山大地震时,类似的口号很多)。
在日本,地震列为4大可怕之事---地震、打雷、火事(火灾)、老爸之首。
日本人选择住宅时,最先考虑的就是抗震性能。1923年的关东大地震,死者与下落不明的达14万以上。因为正值午炊,煤气管断裂,引起东京一片大火。当时被烧死的远远多于死于震灾。现在,日本一讲到地震,首先就提醒人们关煤气。日本古来的住宅都是木造的,一烧就是一大片,可能与地震等其它灾害合并发生。
另外就是台风、海啸。现代气象技术可预测台风的路径、强度等要素,但每年碰上大台风,还是要死人。海啸与海底地震密切相关,好在速度远不及震波,有一定的避难时间。日本电视每逢速报地震发生,同时一定要说明是否可能有海啸。
地震最不可预知的。日本的地震观测和预报技术是世界顶级的,但仍只是作一些中长期的预报。比如,预报在今后30年静冈县附近海区发生灾害性大地震的可能性为40%-50%;50年以内高达80%云云。但一两天、几个小时的临震预报仍不可能。没有临震预报对民众就没有作用,大量的人群不可能在户外等待一两个月。
政府和学界绝不会宣扬是否准确预测到某次地震,这样只能使人盲目相信地震是可以预测的。学者组成的地震预知联合会,除了提出中长期预测,也就是在大地震后出来讲会不会有余震、规模多大等等。对动物等的震前预兆,日本也在研究。如鲶鱼可预报地震之说,广为人知。但因为不可能证实准确率,就很难作为预测、预报的根据。
日本人对自然有一种敬畏的感觉。明白自然的威力,不是无所事事,但也不妄想抗拒。对几乎不可预知的地震,除了积累数据,深入研究,更重视现实中可能防止的灾害;灾害发生后的联络、救援和防止次生灾害等。
去年10月开始,日本使用一种紧急地震速报系统(不是预报),是世界首创。该系统由气象厅通过日本全国1000个地震计,在测到预计最大烈度5度弱以上的地震发生后,利用震中传出的较弱的纵波(P波)和较强的横波(S波)之间几十秒的时间差,向公众发出警报。通过网络、媒体,使列车、汽车停驶等,防止发生大灾害。对房屋中的人员,时间仅够关掉煤气,爬到桌子底下避难等。理论上也只是对离震中愈远效果愈大(纵横波的时间间隔长),震中附近几乎没有作用。即使如此,日本这一系统开始使用以来,发出两次警报,均没有报准。一次烈度不到5度弱就报了,虚惊一场;本月8日,关东一带的5度弱地震,预报系统却过小测定,直到人们感到大震动(S波)后,才发出警报,晚了近一分钟,6人受伤。说日本人敬畏自然,是一方面,也有其诙谐、达观甚至调侃的一面。把老爸与地震、打雷、火灾连在一起,就是一例。古来的日本老爸,平时不言不语,板着个脸,家里人都躲着他,怕他发脾气。日本人也把地震看成老爸一样,一发作就过去了,过一阵又会发作的。




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