日本的“緊急地震速報(bào)”系統(tǒng)是怎樣運(yùn)作的？

　　電視和收音機(jī)突然播放警報(bào)聲：“嘀……嘀……嘀……嘀……。請(qǐng)注意強(qiáng)烈振動(dòng)！”。這就是日本開(kāi)發(fā)的、趕在感覺(jué)到震動(dòng)前發(fā)布通知的“緊急地震速報(bào)”。在2011年3月11日發(fā)生東日本大地震以后，相信很多日本人聽(tīng)到這個(gè)聲音后都會(huì)精神緊張。

　　“緊急地震速報(bào)”是日本氣象廳提供的警報(bào)系統(tǒng)之一。當(dāng)推測(cè)地震的最大震級(jí)會(huì)達(dá)到5級(jí)以上時(shí)，該系統(tǒng)就會(huì)向有可能發(fā)生4級(jí)以上強(qiáng)震的地區(qū)發(fā)出警報(bào)。

　　從警報(bào)的發(fā)送次數(shù)來(lái)看，從3月11日發(fā)生東日本大地震到4月28日上午，日本氣象廳共發(fā)布70次以上的警報(bào)。2009年的發(fā)送次數(shù)只有3次，2010年也不過(guò)5次，由此可見(jiàn)此次震災(zāi)的規(guī)模之大。

　　備受關(guān)注的緊急地震速報(bào)究竟是以怎樣的機(jī)制運(yùn)行的呢？本文將為讀者介紹一下緊急地震速報(bào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀。

2006年開(kāi)始投入使用

　　緊急地震速報(bào)服務(wù)于2006年開(kāi)始向企業(yè)提供。2007年10月起開(kāi)通了面向普通消費(fèi)者的服務(wù)。

　　工作原理如下。日本氣象廳和防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所配備在各地的地震儀捕捉到地震的初期微震P波（primary wave）后，在主震S波（secondary wave）到來(lái)之前發(fā)出速報(bào)（圖1）。P波的傳播速度一般為約7km/s，比S波（約4km/s）傳播速度快，利用這種時(shí)間差，及早提醒人們做好防范。日本氣象廳通過(guò)分析P波的數(shù)據(jù)，在幾秒內(nèi)推測(cè)出地震規(guī)模和波及范圍，并向?qū)ο蟮貐^(qū)發(fā)出警報(bào)。

圖1：緊急地震速報(bào)工作原理 在震源附近測(cè)量地震波（P波，初期微震）以推斷震源、規(guī)模及震級(jí)等。在地震引起的強(qiáng)烈震動(dòng)（S波，主震）開(kāi)始之前發(fā)出速報(bào)，發(fā)送給電視、收音機(jī)、手機(jī)、防災(zāi)行政無(wú)線及專用接收終端等。

　　日本的廣播電視在收到氣象廳發(fā)出的警報(bào)后，立即通過(guò)電視和收音機(jī)進(jìn)行播報(bào)。并通過(guò)手機(jī)運(yùn)營(yíng)商發(fā)送給手機(jī)用戶。采用的是由基站端單向發(fā)出信息、強(qiáng)制所有對(duì)象手機(jī)接收的“播報(bào)通知功能”。由于通過(guò)不同于普通通話和數(shù)據(jù)通信的優(yōu)先路徑發(fā)送，因此不會(huì)受到頻帶擁擠和數(shù)據(jù)包集中所帶來(lái)的延遲的影響。

　　緊急地震速報(bào)中使用的地震儀設(shè)在日本全國(guó)約1000個(gè)網(wǎng)點(diǎn)（圖2）。其中，氣象廳設(shè)置的多功能型地震儀約有200個(gè)網(wǎng)點(diǎn)。地震儀由Takamisawa Cybernetics和明星電氣供貨。地震儀尺寸跟電飯煲的內(nèi)膽相當(dāng)，其中配備有3軸加速度計(jì)。過(guò)去采用的是速度計(jì)，但發(fā)生巨大地震時(shí)速度計(jì)被震斷的話就不能測(cè)量了，因此改成了用加速度計(jì)測(cè)量運(yùn)算的方式。

圖2：全國(guó)約1000個(gè)網(wǎng)點(diǎn)設(shè)有地震儀 緊急地震速報(bào)中使用的地震儀設(shè)在氣象廳的約200個(gè)網(wǎng)點(diǎn)（圖中的紅點(diǎn)）和防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所運(yùn)營(yíng)的高靈敏度地震觀測(cè)網(wǎng)（Hi-net）的約800個(gè)網(wǎng)點(diǎn)（圖中的黃點(diǎn)）。（本圖由日本氣象廳提供）

浮現(xiàn)出的課題

　　雖然得益于緊急地震速報(bào)，有人能在地震中確保安全，但該系統(tǒng)的問(wèn)題也日益突出。首先是“誤報(bào)”多。據(jù)氣象廳介紹，東日本大地震后的70次警報(bào)中，有44次是不準(zhǔn)確的速報(bào)。其次是該系統(tǒng)在支持智能手機(jī)方面還進(jìn)展緩慢。

　　首先是誤報(bào)問(wèn)題，日本氣象廳指出原因在于“兩個(gè)小規(guī)模地震同時(shí)在接近的區(qū)域發(fā)生時(shí)，緊急地震速報(bào)系統(tǒng)會(huì)把它當(dāng)作一次大地震給出預(yù)測(cè)值”。因此，不僅要提高系統(tǒng)準(zhǔn)確度，還要增設(shè)地震儀以掌握更加詳細(xì)的情況。“‘未捕捉到地震波’這種信息也是重要數(shù)據(jù)”（氣象廳）。

　　支持智能手機(jī)方面，知名手機(jī)運(yùn)營(yíng)商正在加快腳步。比如，軟銀移動(dòng)將使2011年夏季款中除部分機(jī)型外的所有終端支持該系統(tǒng)。

　　NTT DoCoMo到夏季，將使現(xiàn)有智能手機(jī)支持發(fā)送緊急地震速報(bào)的機(jī)制“Area Mail”。擬于2011年冬季發(fā)布的支持LTE服務(wù)“Xi”的智能手機(jī)將能夠使用基于Area Mail新方式“ETWS”的緊急地震速報(bào)。“通過(guò)導(dǎo)入ETWS，發(fā)送時(shí)間將能夠縮短1～2秒”（NTT DoCoMo代表董事社長(zhǎng)山田隆持）。KDDI也表示“今后所有機(jī)型都將支持該系統(tǒng)”（KDDI代表董事社長(zhǎng)田中孝司）。

防備大地震的發(fā)生

　　除緊急地震速報(bào)外，強(qiáng)化海嘯速報(bào)體制也是重要課題。目前，大部分的做法是根據(jù)陸上地震儀的數(shù)據(jù)來(lái)推測(cè)海嘯?！霸诒M量靠近震源的海上觀測(cè)地震比什么都重要”（東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所海中工學(xué)國(guó)際研究中心教授浦環(huán)）。因?yàn)槿绻茉诳拷鹪吹暮５子^測(cè)到地震，那么發(fā)生地震時(shí)能贏得10秒左右的避難時(shí)間，發(fā)生海嘯時(shí)能贏得10分鐘左右的避難時(shí)間（圖3）。如果能有10分鐘時(shí)間，向高處逃生的可能性也會(huì)增大。

圖3：盡量靠近震源進(jìn)行觀測(cè) 在海底設(shè)置地震海嘯儀，模擬了P波的到達(dá)時(shí)間（南海地震時(shí)）（a）。黃線上的數(shù)字表示P波到達(dá)所需要的秒數(shù)。地震海嘯儀“DONET2”的電纜和觀測(cè)點(diǎn)（圖中的藍(lán)點(diǎn)）的設(shè)置場(chǎng)所現(xiàn)在正在調(diào)整。如果在海底設(shè)置觀測(cè)網(wǎng)，與使用陸上觀測(cè)網(wǎng)相比，能夠更快通報(bào)地震和海嘯（b，c）。另外，串本和室戶岬深入斷層內(nèi)，因此海嘯到達(dá)時(shí)間為零，但實(shí)際上會(huì)稍晚到達(dá)。（圖由JAMSTEC繪制）

圖4：節(jié)點(diǎn)型系統(tǒng)“DONET1”的概要 JAMSTEC從2006年起，已在紀(jì)伊半島的熊野灘上設(shè)置了20個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。獲得的地震和海嘯數(shù)據(jù)不僅傳給JAMSTEC，還傳給了日本氣象廳等。（圖由JAMSTEC繪制）