下山利浩

(日本氣象廳地震火山部)

日本提高緊急地震速報的預(yù)測精度及縮短提供速報時間的對策＊

下山利浩

(日本氣象廳地震火山部)

日本從2007年10月開始,正式向全社會提供緊急地震速報已有2年。緊急地震速報的目的是通過計算機(jī)自動處理,以地震剛發(fā)生后的很少觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),推斷地震發(fā)生地點(diǎn)和規(guī)模,在各地開始強(qiáng)烈晃動之前,向社會報告預(yù)測的晃動強(qiáng)度和達(dá)到時間。氣象廳為了有效地利用緊急地震速報,在大力宣傳報道緊急地震速報的結(jié)構(gòu)和利用體會等知識的同時,還在努力推進(jìn)提高預(yù)測精度和縮短提供速報的時間等方面的對策。本文將介紹2009年8月開始實(shí)施的提高預(yù)測精度、縮短提供時間所采取的措施。

1 緊急地震速報技術(shù)

緊急地震速報技術(shù)大體有兩大支柱。一是迅速捕捉地震的發(fā)生,推斷出地震發(fā)生的地點(diǎn)及其規(guī)模(震級);二是根據(jù)推斷的地震發(fā)生的地點(diǎn)和規(guī)模,預(yù)測晃動的程度(烈度)和到達(dá)時間。緊急地震速報必須在捕捉到地震發(fā)生之初,根據(jù)很少的數(shù)據(jù)做出判斷并迅速對兩個方面做出處理。隨著近年來信息通訊技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)性能的提高等環(huán)境的不斷完善,同時還通過開發(fā)運(yùn)用很少觀測數(shù)據(jù)推斷地震發(fā)生地點(diǎn)和規(guī)模的新手段,終于實(shí)現(xiàn)了緊急地震速報。緊急地震速報結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 提高預(yù)測精度、縮短提供時間的措施

氣象廳為了提高緊急地震速報的預(yù)測精度,采取了強(qiáng)化觀測點(diǎn)和改進(jìn)觀測數(shù)據(jù)處理方法等各種措施。作為其中的一環(huán),從2009年8月3日起,開始實(shí)施以下兩項措施:

(1)新設(shè)置觀測點(diǎn)在緊急地震速報中的應(yīng)用;

(2)使用修改后的震級推定公式。

這些措施的目的都是為了提高緊急地震速報技術(shù)中的一個支柱,即迅速捕捉地震的發(fā)生,推斷出地震發(fā)生的地點(diǎn)和規(guī)模(震級)的精度。

3 新設(shè)置觀測點(diǎn)在緊急地震速報中的應(yīng)用

現(xiàn)已有2008年建設(shè)完善的東海、東南海近海電纜式海底地震觀測系統(tǒng)——東南海OBS(Ocean Bottom Seismograph,海底地震儀)的5個觀測點(diǎn)及島嶼上的2個觀測點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)開始應(yīng)用于緊急地震速報(圖2)。

通過利用這些新觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù),對新設(shè)觀測點(diǎn)周圍發(fā)生的地震,縮短了檢測地震的時間,發(fā)布緊急地震速報的時間將會提前。

例如,針對2004年9月5日9時7分發(fā)生的紀(jì)伊半島近海地震(震級7.1,最大烈度Ⅴ度弱)進(jìn)行了模擬實(shí)驗,看采用東南海OBS系統(tǒng)后,會比沒有采用電視和收音機(jī)上發(fā)布緊急地震速報的發(fā)布時間快多少,其結(jié)果如圖3所示。

圖1 緊急地震速報結(jié)構(gòu)圖

圖2 緊急地震速報采用的氣象廳觀測點(diǎn)()和新開始采用的觀測點(diǎn)()

圖3 采用東南海OBS前警報的持續(xù)時間(a)和采用東南海OBS后警報的持續(xù)時間(b)。震中數(shù)字為持續(xù)時間(s)。黑線為持續(xù)時間的等值線。0秒的內(nèi)側(cè)(紅影部分)表示沒有持續(xù)時間的地區(qū)

若應(yīng)用東南海OBS觀測數(shù)據(jù),為了更早的檢測到地震,緊急地震速報不合適范圍(紅色圓中)將變小,另外,在合適時間范圍內(nèi),搖晃到來時間之前的延緩時間增長。例如,觀測到烈度Ⅴ度弱的和歌山新宮市從5.4s的延緩時間變成14.0s。

4 使用修改后的震級推定公式

緊急地震速報中的震級推斷,有只根據(jù)最先到達(dá)的地震P波推斷的方法和根據(jù)包含后到的S波在內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷的方法。

這次,氣象廳對只根據(jù)最先到達(dá)的地震P波推斷震級的方法進(jìn)行了重新評估,開始采用修改后的震級推斷式。這是由于人們認(rèn)為,以往的推斷式對于規(guī)模大的地震,有推斷出的震級往往比實(shí)際小的傾向。所以,就修改了這一問題。這次修改是根據(jù)氣象廳召開的由專家組成的緊急地震速報評估和改進(jìn)研討會以及該會的技術(shù)部門的研究結(jié)果進(jìn)行的。

采用這個修改公式,可使P波階段的震級推斷更標(biāo)準(zhǔn),能在早期階段準(zhǔn)確把握大地震的規(guī)模,從而迅速發(fā)布警報。

例如,2008年7月24日巖手縣沿海北部地震(M6.8,最大烈度Ⅵ度弱)。模擬結(jié)果如圖4所示。應(yīng)用以前的公式,這次地震是從探知地震20.8s后發(fā)布警報的,而應(yīng)用改正后的公式后,在4.4s后即可發(fā)布警報。若是在以前,要在巖手縣全縣發(fā)布警報是來不及的,但經(jīng)過這次改進(jìn),將會提高早期階段的震級推斷精度,估計會贏得在全縣發(fā)布警報的延緩時間。

圖4 應(yīng)用修改式前警報的持續(xù)時間(a)和應(yīng)用修改式估計的發(fā)布警報的持續(xù)時間(b)。震中數(shù)字為持續(xù)時間(s)。黑線為持續(xù)時間的等值線。0s的內(nèi)側(cè)(紅影部分)表示沒有持續(xù)時間的地區(qū)

5 結(jié)束語

緊急地震速報的處理是根據(jù)氣象廳和財團(tuán)法人鐵道技術(shù)綜合研究所共同研究的結(jié)果,由氣象廳開發(fā)的處理系統(tǒng)和以獨(dú)立行政法人防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所為核心開發(fā)的處理系統(tǒng)組合而成的。這里所說的提高精度的技術(shù)適用于氣象廳開發(fā)的處理系統(tǒng)。兩個處理系統(tǒng)分別使用不同觀測網(wǎng)的數(shù)據(jù)。具體地說,就是氣象廳開發(fā)的處理系統(tǒng)使用的是氣象廳觀測網(wǎng)的數(shù)據(jù),防災(zāi)科研所開發(fā)的處理系統(tǒng)使用的是防災(zāi)科研所的高靈敏度地震觀測網(wǎng)(Hi-net)的數(shù)據(jù)。而在2009年10月開始使用的氣象廳的新系統(tǒng)中,兩個觀測網(wǎng)的數(shù)據(jù)均可用于雙方的處理系統(tǒng)。由此,氣象廳的西南各島等島嶼的觀測網(wǎng)和Hi-net的內(nèi)陸高密度觀測網(wǎng)相結(jié)合,將有望提高緊急地震速報的精度。目前,正在對聯(lián)合處理進(jìn)行評估。

本文介紹的改進(jìn)措施是關(guān)于“迅速捕捉地震、推斷地震發(fā)生地點(diǎn)及其規(guī)?！奔夹g(shù)的對策。氣象廳為了更加有效地利用緊急地震速報,包括另一大支柱“根據(jù)推斷地震的地點(diǎn)和規(guī)模,預(yù)測晃動的程度(烈度)和達(dá)到時間”的技術(shù)改進(jìn)在內(nèi),今后還將進(jìn)行各種有關(guān)提高緊急地震速報精度方面的研究。

(原圖均為彩圖)

譯自:地震本部ニユース.2010年1月號.第2卷第9號:10-11

原題:緊急地震速報の予測精度向上と提供時間短縮への取組

(北京市地震局 彭 巖 譯;盧振恒 校)

(譯者電子信箱,彭 巖:pybj1201@yahoo.com.cn)

P315;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.09.003

2010-06-12。