通過Napa地震探析美國的地震應急＊

王亞麗

（中國地震臺網中心，北京 100045）

1 Napa地震概況

美國舊金山當地時間2014年8月24日3：20，在加利福尼亞州舊金山北灣 Napa發生MW6.1地震，震中位于（38.238°N，122.348°W），距離Napa市中心西南方向8km，震源深度約為8.5km（圖1）。此次地震是該地區25年來最大的一次地震。

該地震發生在西Napa斷裂，“加州地震破裂預測第二版”（UCERF 2）［1］對該地區未來30年發生M≥6.7地震的概率預測低于1%。Napa地震地表破裂具有十分顯著的方向性，烈度圖長軸方向為NW向，其他方向烈度衰減迅速，余震活動較弱。

地震造成地表破裂從南部的Cuttings Wharf到北部Napa市的Alston Park，總長度約15km［2］。此次地震有感范圍較大，造成1人死亡，100多人受傷，4處房屋嚴重損壞，120處水管破裂，50處火情，42 000個家庭電力中斷，經濟損失超過1億美元［3］。

圖1 Napa地震震中位置及預警時間分布

2 地震預警系統

由USGS主持，加州大學伯克利分校、加州理工學院、華盛頓大學和貝蒂－摩爾基金會等多家單位聯合資助研究的地震預警系統，在8月24日的Napa 6.1級地震中成功發布了預警信號（圖1）。

預警系統在S波到達加州大學伯克利分校的地震實驗室前提前5s發出了預警；舊金山提前8s發出預警；圣荷西提前12s發出預警［4］。

美國的地震預警系統遠沒有日本那么先進，地震預警發出后，24日上午，加州城際火車Caltrain停運，一度造成交通中斷，但民眾持Caltrain車票可以直接改乘公交車，公共交通秩序很快實現正常化。

3 震后應急響應

3.1 DYFI系統

DYFI（Did You Feel It？的縮寫，你那有震感嗎）是USGS開發的供公眾在線報告震感的系統。該系統提供一套詳細的表格，從如下幾個方面詳細地詢問受訪者所在地的振動狀況：①受訪者經歷地震時的狀態（是否有震感、當時身體狀況、是否在睡覺、周圍其他人有無感覺等）；②對振動的描述（晃動的強度、晃動持續時間、當時的感受、做出何種反應，以及是否站立或行走困難等）；③地震的影響（自由懸掛的物體是否晃動、是否有聲音、架子上的物體狀態、墻上相框類物品的狀態、家具的狀態、大件家具的狀態、墻和柵欄的狀態等）；④建筑物受損狀況；以及其他補充說明［5］。地震當天累計超過8萬民眾在線提交了調查表。

系統根據在線采集的數據，快速繪制民眾報告的地震烈度及其分布（圖2）。

圖2 DYFI烈度調查結果

3.2 PAGER——全球震后快速評估系統

PAGER（Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response）通過對比人口分布和地面振動的強度，對地震可能造成的人員傷亡和經濟損失進行快速估算，并據此做出地震應急響應。

過去USGS主要依賴地震學家的經驗和直覺對地震的損失進行估計。為了提高評估的精度，USGS開發了PAGER系統，估算的結果使用4種顏色進行編碼（表1）。

表1 警報分級及其顏色

除了直接的警告提示之外，PAGER提供非常重要的補充信息，包括該區域主要的易損建筑，該區歷史地震造成的人員死亡情況，潛在的次生災害情況，如滑坡、海嘯和沙土液化等。但該系統并不對次生災害造成的損失進行評估。

PAGER通常在中強地震后30分鐘內產出計算結果，一般在確定了地震的位置和震級后很快就發布評估結果。但開始的數分鐘或數小時內的結果可能存在很大的不確定性。PAGER是一個交互系統，隨著后續信息的輸入，會產出精度夠高的結果，必要時更改警報級別。所有的警報內容均由系統自動發布在 USGS的網站上（圖3）［6－7］。用戶需要不斷地尋求最新版本的PAGER結果。

圖3 震后4天＋4小時PAGER系統發布的估算結果

3.3 發布余震概率報告

由加州大學伯克利分校和USGS共同運轉的北加州地震系統（NCSS）每隔6小時發布一次未來7天余震發震概率，包括≥5級的余震、超過主震強度的地震，以及3～5級小地震的發震概率［4］。

4 地震科考和研究工作

Napa地震發生之后，USGS、加州地質調查局、加州大學伯克利分校、加州大學戴維斯分校以及NASA JPL等多家政府機關和科研機構，到地震現場進行地表破裂調查、基礎設施震害評定、地震烈度調查、GPS以及其他地球物理場的觀測。各研究機構之間開展合作研究，并建設信息共享平臺Clearinghouse，在該平臺分享野外科學考察的成果［8］。

各研究機構定期召開Napa地震專題研討會，從地震破裂過程、地表形變、發震斷層模擬、余震分布等多角度對Napa地震開展系統深入的研究工作。

5 總結

由于此次地震的震中位置處于Napa葡萄莊園，建筑物非常稀少，加上美國的建筑多為抗震性能較好的木質結構，此次地震僅造成少數房屋受損，沒有嚴重的人員傷亡。但美國政府機關、科研機構及其民眾對地震的應急響應卻有不少值得一提的地方：

（1）成功發布地震預警信號，使得尚處在實驗階段的加州地震預警系統得到了一次成功的案例。預警系統在減少損失方面發揮了部分作用，及時關閉公共設施，減少地震誘發的災害。

（2）DYFI系統利用民眾報告的信息快速確定地震烈度，以及在此基礎上PAGER對死亡人數和經濟損失做出的快速估算，為地震應急警報提供了重要的參考數據。

（3）信息整合度高，從信息的采集、計算到警報發布，均實現了自動化網絡發布，效率很高。

（4）科研工作中提供了統一的資源共享平臺，減少重復性研究工作，提高了效率。

致謝

Napa地震發生當天，本人同USGS的Walter Mooney教授以及中國地震局地球物理研究所碩士研究生陳思文同學赴Napa地震現場進行地震烈度考察，這一經歷使本人對美國的地震應急工作流程有了較為深刻的理解，在此對二位一并表示感謝。與USGS門洛帕克科學中心的David Oppenheimer教授以及USGS帕薩迪納Douglas D.Given教授（地震預警系統協調人）進行了細致的探討。感謝David Oppenheimer教授對于DYFI系統的詳盡解答，以及Douglas D.Given教授關于美國地震預警系統的介紹。

［1］2007Working Group on California Earthquake Probabilities.The Uniform California Earthquake Rupture Forecast，Version 2（UCERF 2）.（2008－04－14）［2015－01－25］.http：∥pubs.usgs.gov／of／2007／1437／

［2］Dawson T，Kelson K，Wesling J，et al.Surface fault rupture associated with the M6.0south Napa earthquake of August 24，2014.（2014－09－15）［2015－01－25］.http：∥www.geerassociation.org／GEER＿Post%20EQ%20Reports／SouthNapa＿2014／Section%203.pdf

［3］Dawson T.Seismological and geological observations associated with the M6.0south Napa earthquake.California Geological Survey.（2014－09－16）［2015－01－25］.http：∥www.eqclearinghouse.org／2014－08－24－south－napa／files／2014／08／2－Napa－EQ－EERI－PEER－Briefing＿Dawson－2014＿09＿15.pdf

［4］Aagaard B.M6.0south Napa earthquake USGS real－time products.September 4，2014，USGS.［2015－01－25］.http：∥www.cisn.org／advisory／meeting.2014.10.10／CISN＿Adv＿2014＿Oppen＿Napa.pdf

［5］USGS.［2015－01－25］.http：∥earthquake.usgs.gov／earthquakes／eventpage／nc72282711＃impact＿dyfi

［6］USGS.PAGER—Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response.［2015－01－25］.http：∥earthquake.usgs.gov／earthquakes／pager／

［7］Wald D J，Jaiswal K S，Marano KD，et al.PAGER—Rapid assessment of an earthquake’s impact：U.S.Geological Survey Fact Sheet 2010－3036.2010，Revised November，2011

［8］South Napa，USA Earthquake Clearinghouse.［2015－01－25］.http：∥www.eqclearinghouse.org／2014－08－24－south－napa／