抓住地震波速度差实现地震预警

说完了地震震级和烈度，接下来要说的是一个可能大多数人不太了解的概念：地震波。地下断层由于挤压等原因持续累积能量，当超过了岩层的耐受极值时，岩层便会破裂从而释放能量。一部分能量造成岩层的错动位移从而形成地震波。

通常地震会释放出两种波形：P波和S波（屏幕截图）

地震波主要分为两种：纵波（P波）和横波（S波），P波在岩层中的传播速度约为5.5-7千米/秒，它使地面发生上下方向的震动； S波在岩层中的传播速度约为3.2-4千米/秒，虽然速度慢于P波，但由于它的波形为剪切式，能使地面发生前后左右的震动，因此它对建筑的损害要远远大于P波。如果你有过大地震的体验， 一定会感觉到先是上下颠簸再是左右摇摆的震动过程，这就是两种地震波所造成的结果。

日本“緊急地震速報”工作原理（图片来自维基百科）

成都高新减灾研究所地震预警系统工作原理（图片来自成都高新减灾研究所）

我们今天要介绍的主角——地震预警技术正是利用两种地震波传输速度的时间差实现的。这一技术的原理是：在需要进行预警的地区事先布置地震测量仪，一旦地震发生，地震仪检测到P波到达，就在数秒钟内分析震源位置、初步的震级和发震时间，并迅速将信息回传至预警中心。预警中心收到信息后会以秒速下发至专用的接收设备（手机、PC或者专用接收器），从而赶在破坏力巨大的S波到达前，为用户提供几秒到几十秒不等的预警时间，以方便其进行紧急避难措施。

下面的这段视频笔者看过无数遍，这是2011年3月11日下午日本NHK综合频道的直播画面。东京时间14点46分18秒地震发生，14点46分45秒（也就是地震发生27秒后）NHK发布了紧急地震速报，随后在3分钟的时间内，地震烈度、大海啸警报等信息依次发布，展现了日本应对地震灾害强大的处置能力。笔者找到了这次直播画面的中文解说版，分享给大家。

东日本大震灾NHK紧急地震速报

这里需要强调的是，地震预警是在地震发生后对还未受到地震波影响地区的人进行预警的一种手段，当你收到地震预警的时候，事实上地震已经发生。很多人将地震预警与所谓的“地震预测”相混淆，地震预测指的是在地震发生前，通过宏观异常（动物躁动、井水升高）和电离、同位素异常等推断地震可能发生的时间。二者概念上有本质的不同，此外， 地震预测普遍被现代科学界认为是不可能实现的，美国地质勘测局就在其官网表示：“我们不能预测地震，也从不预测地震，并且在可以预知的未来我们也无法对地震进行准确预测”。

笔者在电脑上安装的地震预警软件成功预警了云南鲁甸地震（屏幕截图）

当然说到这可能有人会站起来反驳“1975年2月4日发生的海城地震不是被预测出来了吗”？没错，海城地震是人类历史上唯一一次成功预测（精确至天）破坏性地震的实例，挽救了将近十万人的生命。但要考虑到海城地震的成功预测是基于其上百次的前震活动和显著宏观异常的，第二年也就是1976年7月28日发生的唐山地震就因为没有显著的宏观异常而没有预测成功，因此“经验主义”的成分更大一些。