日本提高緊急地震速報的預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)

日本提高緊急地震速報的預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自動處理,以地震剛發生后的很少觀測數據為基礎,推斷地震發生地點和規模,在各地開始強烈晃動之前,向社會報告預測的晃動強度和達到時間。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構和利用體會等知識的同時,還在努力推進提高預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月開始實施的提高預測精度、縮短提供時間所采取的措施。

1 緊急地震速報技術

緊急地震速報技術大體有兩大支柱。一是迅速捕捉地震的發生,推斷出地震發生的地點及其規模(震級);二是根據推斷的地震發生的地點和規模,預測晃動的程度(烈度)和到達時間。緊急地震速報必須在捕捉到地震發生之初,根據很少的數據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的發展和計算機性能的提高等環境的不斷完善,同時還通過開發運用很少觀測數據推斷地震發生地點和規模的新手段,終于實現了緊急地震速報。緊急地震速報結構圖如圖1所示。

2 提高預測精度、縮短提供時間的措施

氣象廳為了提高緊急地震速報的預測精度,采取了強化觀測點和改進觀測數據處理方法等各種措施。作為其中的一環,從2009年8月3日起,開始實施以下兩項措施:

(1)新設置觀測點在緊急地震速報中的應用;

(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中的一個支柱,即迅速捕捉地震的發生,推斷出地震發生的地點和規模(震級)的精度。

3 新設置觀測點在緊急地震速報中的應用

現已有2008年建設完善的東海、東南海近海電纜式海底地震觀測系統——東南海OBS(Ocean Bottom Seismograph,海底地震儀)的5個觀測點及島嶼上的2個觀測點的觀測數據開始應用于緊急地震速報(圖2)。

通過利用這些新觀測點的數據,對新設觀測點周圍發生的地震,縮短了檢測地震的時間,發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分發生的紀伊半島近海地震(震級7.1,最大烈度Ⅴ度弱)進行了模擬實驗,看采用東南海OBS系統后,會比沒有采用電視和收音機上發布緊急地震速報的發布時間快多少,其結果如圖3所示。

圖1 緊急地震速報結構圖

圖2 緊急地震速報采用的氣象廳觀測點()和新開始采用的觀測點()

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

若應用東南海OBS觀測數據,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,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,有只根據最先到達的地震P波推斷的方法和根據包含后到的S波在內的數據進行推斷的方法。

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

采用這個修改公式,可使P波階段的震級推斷更標準,能在早期階段準確把握大地震的規模,從而迅速發布警報。

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)。模擬結果如圖4所示。應用以前的公式,這次地震是從探知地震20.8s后發布警報的,而應用改正后的公式后,在4.4s后即可發布警報。若是在以前,要在巖手縣全縣發布警報是來不及的,但經過這次改進,將會提高早期階段的震級推斷精度,估計會贏得在全縣發布警報的延緩時間。

圖4 應用修改式前警報的持續時間(a)和應用修改式估計的發布警報的持續時間(b)。震中數字為持續時間(s)。黑線為持續時間的等值線。0s的內側(紅影部分)表示沒有持續時間的地區

5 結束語

緊急地震速報的處理是根據氣象廳和財團法人鐵道技術綜合研究所共同研究的結果,由氣象廳開發的處理系統和以獨立行政法人防災科學技術研究所為核心開發的處理系統組合而成的。這里所說的提高精度的技術適用于氣象廳開發的處理系統。兩個處理系統分別使用不同觀測網的數據。具體地說,就是氣象廳開發的處理系統使用的是氣象廳觀測網的數據,防災科研所開發的處理系統使用的是防災科研所的高靈敏度地震觀測網(Hi-net)的數據。而在2009年10月開始使用的氣象廳的新系統中,兩個觀測網的數據均可用于雙方的處理系統。由此,氣象廳的西南各島等島嶼的觀測網和Hi-net的內陸高密度觀測網相結合,將有望提高緊急地震速報的精度。目前,正在對聯合處理進行評估。

本文介紹的改進措施是關于“迅速捕捉地震、推斷地震發生地點及其規模”技術的對策。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“根據推斷地震的地點和規模,預測晃動的程度(烈度)和達到時間”的技術改進在內,今后還將進行各種有關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。