Yukio Fujinawa Yoichi Noda

1）Speradius Co Ltd.，Akasaka Business Court 2F，4－7－6Akasaka，Minato－ku，Tokyo，Japan

2）Tierra Tecnica Corp.，3－25－1Enoki，Musashimurayama，Tokyo，Japan

引言

在20世紀(jì)90年代，日本地震實(shí)時(shí)信息的收集和發(fā)布主要集中在地震發(fā)生后1～24小時(shí)［1］。大量的信息為中央和地方政府的防災(zāi)活動(dòng)做出了顯著貢獻(xiàn)。在1995年的神戶地震中，需要半天多的時(shí)間來評(píng)估這次災(zāi)難的嚴(yán)重程度，因?yàn)槟菚r(shí)實(shí)時(shí)確定并發(fā)布災(zāi)害信息的基礎(chǔ)設(shè)施還不完善，延誤了在地震后黃金72小時(shí)的救援工作和其他災(zāi)后活動(dòng)。根據(jù)這一情況，日本利用與美國類似的系統(tǒng)輸入，建立了實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過獲得的實(shí)時(shí)災(zāi)害數(shù)據(jù)，能夠在災(zāi)后提供破壞程度的快速估計(jì)。對(duì)于地震災(zāi)害，這些估計(jì)包括從密集的強(qiáng)震動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)所獲得的地震動(dòng)的烈度分布。一些地方政府（如，橫濱市和廣島市）和民營(yíng)企業(yè)［2］率先引入了這樣的系統(tǒng)，以進(jìn)行災(zāi)后的緊急處置。

EEW系統(tǒng)有幾種不同的類型，目的都是為了提醒公眾在強(qiáng)烈振動(dòng)到達(dá)前采取緊急行動(dòng)。EEW系統(tǒng)可以根據(jù)提供的信息類型和使用的傳感器數(shù)量進(jìn)行分類。例如，加州最早的EEW系統(tǒng)［1］基于地震烈度分布，提供破裂區(qū)域的地震災(zāi)害信息。破裂區(qū)域外的機(jī)構(gòu)在地震動(dòng)來臨前，可以根據(jù)EEW系統(tǒng)估計(jì)和發(fā)出的災(zāi)害信息，采取相應(yīng)的減災(zāi)措施。

另一類型的EEW系統(tǒng)采用震源參數(shù)作為其信息內(nèi)容。首個(gè)系統(tǒng)稱為UrEDAS（the Urgent Earthquake Detection and Alarm System），該系統(tǒng)利用單臺(tái)地震計(jì)為日本新干線列車的地震安全服務(wù)［3］。日本現(xiàn)有的全國性EEW系統(tǒng)采用基于密集的臺(tái)網(wǎng)估計(jì)得到的震源參數(shù)［4－6］。用臺(tái)網(wǎng)收集的信息估計(jì)任一場(chǎng)點(diǎn)的地震危險(xiǎn)（即振動(dòng)強(qiáng)度和到達(dá)時(shí)間）。盡管在最強(qiáng)振動(dòng)到來之前通常只有幾秒或幾十秒的預(yù)警時(shí)間，但系統(tǒng)測(cè)試顯示，即使是如此短暫的預(yù)警時(shí)間，對(duì)人身安全以及財(cái)產(chǎn)和信息的保護(hù)，亦能起到重要作用［7］。

以下介紹日本的公共EEW系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)源、EEW分析算法、不同用戶的硬件和軟件應(yīng)用以及公眾預(yù)警方案。首先，簡(jiǎn)述了從2007年10月1日EEW系統(tǒng)開始運(yùn)行到2011年3月11日日本東北地震和海嘯（本文稱為3·11）之間，公共EEW系統(tǒng)的效能。闡述了在3·11地震中EEW系統(tǒng)是如何工作的，在下一小節(jié)中將給出當(dāng)前EEW系統(tǒng)的反應(yīng)、評(píng)估和不足，這些在3·11地震之前大多是已知的，且依據(jù)3·11的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了更新。其次，敘述了EEW系統(tǒng)的相關(guān)改進(jìn)，目的是解決現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，并提高系統(tǒng)在未來大地震中的效能。最后，對(duì)全文作了總結(jié)，并展望了涵蓋災(zāi)難發(fā)生的整個(gè)周期的減災(zāi)信息應(yīng)用的前景。

1 EEW系統(tǒng)

1.1 地震動(dòng)數(shù)據(jù)和EEW分析系統(tǒng)

日本氣象廳（JMA）和日本國立地球科學(xué)與防災(zāi)研究所（NIED）共同擁有幾種不同類型的全國地震臺(tái)網(wǎng)。這4個(gè)臺(tái)網(wǎng)中，只有Hi－net和JMA的海嘯地震觀測(cè)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。目前的EEW系統(tǒng)主要依賴于這2個(gè)臺(tái)網(wǎng)，其網(wǎng)格間距約為25km，共約1 000個(gè)站點(diǎn)（圖1）［8］。

圖1 日本EEW系統(tǒng)中的2個(gè)地震臺(tái)網(wǎng)。數(shù)據(jù)從觀測(cè)臺(tái)站到中央服務(wù)器的傳輸時(shí)間，對(duì)于NIED的 Hi－net（速度型高靈敏度地震儀）是1.5s，對(duì)于JMA的臺(tái)站（強(qiáng)震儀）是0.2s

圖2是一個(gè)實(shí)時(shí)確定地震震源參數(shù)的實(shí)例。在這個(gè)實(shí)例中，樣板系統(tǒng)能在探測(cè)到地震后2.5s得到一個(gè)初始解。第二個(gè)解的結(jié)果顯示，位置誤差范圍為±5km，震級(jí)誤差為±1；識(shí)別震級(jí)＞3的內(nèi)陸地震和震級(jí)＞4的海底地震的成功率超過99%［9］。基于地震波到達(dá)臺(tái)站的振幅及估算的震源參數(shù)，能夠估計(jì)出震級(jí)大小。隨著到達(dá)數(shù)據(jù)量的增加，能夠成功地更新震源參數(shù)。使用間距為500m×250m的點(diǎn)陣，并基于表層和深層鉆孔樣本與測(cè)深資料，以及日本所有的地質(zhì)資料，已完成了沉積層的數(shù)據(jù)庫［10］。該數(shù)據(jù)庫對(duì)于利用震源參數(shù)估計(jì)地震烈度是非常重要的。

日本EEW這一國家級(jí)項(xiàng)目是由文部科學(xué)?。∕EXT）、NIED、JMA和非政府組織（NGO）共同管理和執(zhí)行的，并基于NIED和JMA兩個(gè)不同的EEW系統(tǒng)［11］。有關(guān)JMA地震臺(tái)網(wǎng)和組合系統(tǒng)的參數(shù)快速估計(jì)的更多信息，請(qǐng)參閱文獻(xiàn)［12］～［14］。

圖2 NIED的實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)鳥取地震（2002年9月16日）確定震源分析實(shí)例。點(diǎn)線表示EEW結(jié)果；“JMA”表示由脫機(jī)程序確定的結(jié)果；垂直箭頭表示使用足夠數(shù)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)所確定的真值暫定允許的偏差限值

1.2 應(yīng)用系統(tǒng)

在EEW系統(tǒng)的發(fā)展過程中，非政府組織——實(shí)時(shí)地震信息協(xié)會(huì)（REIC）與民營(yíng)企業(yè)進(jìn)行合作，共同開發(fā)了應(yīng)用于14個(gè)地區(qū)的自動(dòng)化或半自動(dòng)化的EEW系統(tǒng)，并支持實(shí)際應(yīng)用的最終目標(biāo)。

EEW系統(tǒng)的進(jìn)展成果有2部分：特定行業(yè)防災(zāi)系統(tǒng)和信息發(fā)布媒介。前者涉及以下10個(gè)EEW系統(tǒng)，具體包括：①消防部門系統(tǒng)；②醫(yī)療系統(tǒng)；③家用電器系統(tǒng)；④學(xué)校系統(tǒng)；⑤廠房系統(tǒng)；⑥液化石油氣（LPG）系統(tǒng)；⑦戶外活動(dòng)系統(tǒng)；⑧建筑維護(hù)系統(tǒng)；⑨電梯系統(tǒng)；⑩大壩維護(hù)系統(tǒng)。警報(bào)發(fā)布涉及到4個(gè)EEW系統(tǒng)，即：①防災(zāi)無線系統(tǒng)；②IP電話系統(tǒng)；③公眾移動(dòng)通信系統(tǒng)；④調(diào)頻廣播系統(tǒng)。此外，還有幾款由企業(yè)和REIC開發(fā)的應(yīng)用軟件，如針對(duì)有線電視（CATV）設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，針對(duì)公寓設(shè)計(jì)的并由互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)公司支持的系統(tǒng)，以及針對(duì)打印機(jī)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，等等。更多的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱該 項(xiàng) 目 的 最 終 報(bào) 告［11，15－16］以 及 年 度 項(xiàng)目報(bào)告［17］。

1.2.1 醫(yī)療EEW 系統(tǒng)

醫(yī)療系統(tǒng)的目的在于確保EEW信息盡快發(fā)布，保障患者、醫(yī)生、護(hù)士和其他工作人員的生命安全，以及預(yù)防手術(shù)過程中意外情況的發(fā)生，同時(shí)可以停止醫(yī)學(xué)測(cè)試中設(shè)備的運(yùn)行。并且，研究小組為示范醫(yī)院的每類員工制定了行動(dòng)手冊(cè)。電梯、門和緊急廣播應(yīng)該由一個(gè)自動(dòng)啟用的預(yù)定操作進(jìn)行控制。該醫(yī)療機(jī)構(gòu)系統(tǒng)由Horiuchi監(jiān)督指導(dǎo)［9］。

1.2.2 家用電器EEW系統(tǒng)

信息家電的設(shè)計(jì)已把如何使震害最小化納入了研究中。我們調(diào)查了1995年阪神大地震的震害資料［17］。結(jié)果顯示，發(fā)生地震的那一刻，人們無法控制自己。盡管正常情況下他們知道如何熄滅所有明火，如何打開門廊及如何到外面去，但那時(shí)他們能做的只有趴在地板上。這一發(fā)現(xiàn)引出了一個(gè)想法，就是在強(qiáng)烈的S波到達(dá)前，安置一個(gè)安全疏散通道和自動(dòng)關(guān)閉熱源，并發(fā)出警報(bào)的自動(dòng)化措施的裝置（圖3），是非常重要而且有效的。這種系統(tǒng)已經(jīng)得到開發(fā)應(yīng)用，并且目前已安裝使用在許多新的建筑物內(nèi)。幾乎所有的這些應(yīng)用軟件都是用于傳遞警報(bào)信息的，該家用電子系統(tǒng)由T.Kamae教授主持研發(fā)［15］。

圖3 室內(nèi)信息控制裝置的自動(dòng)防災(zāi)系統(tǒng)概述。主控制器發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號(hào)使家用電器有所反應(yīng)，如發(fā)出警報(bào)聲，夜間打開燈以利于疏散，自動(dòng)開門，保證疏散路線暢通，并自動(dòng)關(guān)閉烹飪機(jī)和加熱器

1.2.3 學(xué)校EEW 系統(tǒng)

對(duì)于學(xué)校的EEW警報(bào)系統(tǒng)，首要目標(biāo)是確保師生的生命安全，其次是提高減災(zāi)教育水平。為此，專門成立了一個(gè)由教師、工程師和科學(xué)家組成的工作小組，制定了一本如何在學(xué)校內(nèi)部應(yīng)用EEW系統(tǒng)的手冊(cè)。為了推廣緊急地震信息的應(yīng)用，通過在學(xué)校里的訓(xùn)練和演習(xí)，在減輕地震引起的損失和每年教育約一百萬新學(xué)員方面，做出了很大貢獻(xiàn)。學(xué)校EEW系統(tǒng)的開發(fā)由東北大學(xué)的M.Motosaka教授專門指導(dǎo)和主持［18］。

1.2.4 工業(yè)廠房EEW系統(tǒng)

對(duì)于工業(yè)廠房系統(tǒng)，EEW信息必須達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)?？梢酝ㄟ^停止生產(chǎn)線的方式降低工程的災(zāi)害損失，也可以縮短恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)間。另一方面，錯(cuò)誤地停止生產(chǎn)線將對(duì)工廠造成很大的損失。

因此，需要一個(gè)可信度很高的警報(bào)信息，來決定工廠那些非常重要且昂貴的設(shè)備是否停止運(yùn)行。為了滿足這些領(lǐng)域的需求，混合地震災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，如圖4所示。該系統(tǒng)由 M.Motosaka教授、REIC和OKI DENKI公司合作研發(fā)。欲了解更多的相關(guān)信息，請(qǐng)參閱文獻(xiàn)［15］。

1.2.5 大壩EEW 系統(tǒng)

弘前大學(xué)的Y.Ariga教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為大壩結(jié)構(gòu)及其附屬設(shè)施建立一套EEW系統(tǒng)。目標(biāo)是形成一個(gè)直接的大壩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估系統(tǒng)，以便可以立即實(shí)施緊急對(duì)策和行動(dòng)。該系統(tǒng)的主要功能是利用從EEW系統(tǒng)獲得的地震信息和三維仿真模擬，估計(jì)地震對(duì)大壩的破壞程度。因此，需要在一秒內(nèi)對(duì)大壩預(yù)期的地震破壞程度做出評(píng)估。此外，EEW系統(tǒng)能及時(shí)地發(fā)出警報(bào)，以警示大壩工作人員及居住在大壩下游的居民。大壩結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估詳見文獻(xiàn)［19］。

1.3 兩種EEW系統(tǒng)

1.3.1 公眾EEW 系統(tǒng)

圖4 利用EEW現(xiàn)場(chǎng)地震觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)重要設(shè)施進(jìn)行準(zhǔn)確地震控制的應(yīng)用系統(tǒng)。精度比僅使用EEW預(yù)測(cè)大幾倍，附近事件也被現(xiàn)場(chǎng)地震儀記錄

普通公眾地震預(yù)警系統(tǒng)（EEWg）是通過電視、廣播和移動(dòng)電話，告知民眾將有強(qiáng)烈的振動(dòng)到來。為了對(duì)預(yù)期振動(dòng)做出一個(gè)詳細(xì)的估計(jì)，把日本劃分為188個(gè)地震災(zāi)害區(qū)塊。當(dāng)區(qū)塊的振動(dòng)強(qiáng)度大于JMA烈度表中的4度（相當(dāng)于MMI烈度表中的IV度）時(shí)，將發(fā)布EWWg信息，由此顯示了地震的大致范圍。平均而言，每個(gè)縣被分為4個(gè)區(qū)塊。該EEWg系統(tǒng)發(fā)出特殊的警聲，提醒公眾采取有效行動(dòng)拯救生命及減輕災(zāi)害損失，并為聽力有困難的民眾開發(fā)了一種象形圖。EEWg發(fā)出的信息內(nèi)容包括：發(fā)震的時(shí)間、震中位置、預(yù)測(cè)較強(qiáng)振動(dòng)所在縣名，以及預(yù)測(cè)烈度高于4.0度（JMA烈度表）的區(qū)塊名。同時(shí)，還有口頭和書面警告“請(qǐng)為強(qiáng)大的地震做準(zhǔn)備”。

發(fā)出一條EEWg警報(bào)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是：第一，存在最大預(yù)測(cè)地震烈度超過5－度（JMA原烈度表5度劃分為5－度和5＋度）的地區(qū)；第二，至少有2個(gè)JMA監(jiān)測(cè)臺(tái)站檢測(cè)到該地震。EEWg系統(tǒng)的實(shí)例如圖5所示。由此觸發(fā)的EEW警報(bào)不再更新，除非它被發(fā)現(xiàn)是由實(shí)際的“噪音”如雷電、儀器或人為因素引起的誤報(bào)，在這種情況下，將會(huì)發(fā)送“撤銷警報(bào)”。

1.3.2 高級(jí)用戶EEW系統(tǒng)

私營(yíng)企業(yè)可以向高級(jí)用戶發(fā)送EEW信息（EEWa）或經(jīng)JMA許可的地震預(yù)警結(jié)果。許可的內(nèi)容既包括到時(shí)和地震烈度的估算方法，還包括數(shù)據(jù)的傳輸（圖6）。當(dāng)估計(jì)的最大地震烈度在3.0度以上或估計(jì)的震級(jí)超過3.5級(jí)，就可以發(fā)出EEWa警報(bào)。圖7所示了當(dāng)主震發(fā)生在靜岡縣時(shí)的預(yù)警時(shí)間分布情況［20］。

1.4 公眾指導(dǎo)

EEW系統(tǒng)是一個(gè)專為普通民眾設(shè)計(jì)的用以自救的新的報(bào)警系統(tǒng)。作為一個(gè)災(zāi)害信息系統(tǒng)，它與以前只發(fā)布國內(nèi)大震信息的系統(tǒng)是有區(qū)別的。過去的系統(tǒng)在檢測(cè)到地震后，預(yù)警信息僅在電視屏幕周邊間隙顯示幾分鐘，而與普通民眾的緊急行動(dòng)無關(guān)。

圖5 EEWa特定終端和EEWg圖形顯示系統(tǒng)示例。高級(jí)用戶系統(tǒng)設(shè)備有如下幾種類型：個(gè)人電腦、電視機(jī)頂盒、智能手機(jī)。觸發(fā)信號(hào)可以通過一個(gè)開關(guān)箱控制家電系統(tǒng)。EEWg內(nèi)容包括：EEW、報(bào)警點(diǎn)，預(yù)測(cè)地震烈度大于JMA烈度表4度的縣區(qū)：千葉、茨城、櫪木、群馬、東京、神奈川和靜岡

圖6 從JMA經(jīng)由服務(wù)提供商日本氣象業(yè)務(wù)支持中心（JMBSC）到終端用戶的EEWa流程示意圖。JMBSC的服務(wù)費(fèi)由用戶出資。為了更高的可靠度，推薦使用雙線供應(yīng)商。供應(yīng)商、直接用戶，以及地震危險(xiǎn)性評(píng)估設(shè)備的制造商，必須有JMA提供的許可

在2007年4月至2007年9月的EEW系統(tǒng)應(yīng)用教育活動(dòng)期間，利用大眾傳媒和教育設(shè)施，教育民眾什么是EEW系統(tǒng)，以及在EEW信息發(fā)出后，根據(jù)不同的時(shí)間、地點(diǎn)和行動(dòng)時(shí)機(jī)，選擇合適的應(yīng)急措施［21］。

JMA建議的典型應(yīng)急措施如下：

（1）在家中：

·躲在桌子下保護(hù)頭部；

·不要急于往外沖；

·暫時(shí)不要考慮燃?xì)馐欠耜P(guān)閉。

（2）在公共建筑內(nèi)：

·按服務(wù)員的指示行動(dòng)；

·不要急于沖向出口。

（3）乘坐公交或地鐵時(shí)：

·抓緊吊帶或扶手。

（4）駕駛時(shí)：

·不要緊急剎車；

·打開危險(xiǎn)警示燈提醒其他司機(jī)，然后緩慢降速；

圖7 2009年8月11日駿河灣地震發(fā)生時(shí)EEW系統(tǒng)實(shí)例。第一圈EEW預(yù)警時(shí)間顯示伊豆半島西海岸及靜岡市無預(yù)警時(shí)間。一方面，下田和御前崎市民有5～10s的預(yù)警時(shí)間，但真正的震源是在東南約30km處，這表明在伊豆半島有1～2s的預(yù)警時(shí)間；另一方面，東京市民有多達(dá)30～35s的時(shí)間采取對(duì)策行動(dòng)（原圖見文獻(xiàn)［20］）

·如果地震時(shí)依然在駕駛，逐漸減速?？恐涟踩珔^(qū)域。

這本使用手冊(cè)具有標(biāo)準(zhǔn)性和通用性。其實(shí)也應(yīng)該有一本個(gè)性化的緊急行動(dòng)手冊(cè)，應(yīng)具體到每一個(gè)受到影響的組織或機(jī)構(gòu)，如醫(yī)院、學(xué)校和百貨公司，甚至是酒店。建議用戶根據(jù)JMA手冊(cè)及 Meguro［22］提供的學(xué)習(xí)工具，制作一份更加適合自身的手冊(cè)。

2 3·11地震之前EEW系統(tǒng)的性能

地震識(shí)別有2種模式：一種是基于單臺(tái)的地震數(shù)據(jù)，而另一種是基于2臺(tái)或多臺(tái)的地震數(shù)據(jù)。該EEW系統(tǒng)的發(fā)布時(shí)間（即從識(shí)別地震到發(fā)布EEWg預(yù)警信息的時(shí)間長(zhǎng)度）介于1～11s的范圍（圖8）。如果使用單臺(tái)數(shù)據(jù)，平均經(jīng)過時(shí)間是5.4s；當(dāng)使用多臺(tái)數(shù)據(jù)時(shí)，平均經(jīng)過時(shí)間是6.4s。

圖8 從首次檢測(cè)到地震的時(shí)刻到EEW信息發(fā)布所經(jīng)過的時(shí)間分布。共有64次震級(jí)大于4的地震事件。圖中顯示了2種情況：一種是單臺(tái)檢測(cè)；另一種是多臺(tái)檢測(cè)（原圖見文獻(xiàn)［23］）

與觀測(cè)到的烈度相比，系統(tǒng)估計(jì)的烈度是另一種評(píng)價(jià)參數(shù)；這個(gè)統(tǒng)計(jì)與EEWg的情況有關(guān)，實(shí)例如圖9所示。45%的實(shí)例顯示估計(jì)和觀測(cè)的烈度一致；91%的實(shí)例顯示與JMA烈度表的誤差在±1度之內(nèi)。建議EEW系統(tǒng)用戶應(yīng)考慮到這些局限。

2.1 誤差

JMA的評(píng)估已識(shí)別了因噪聲、閃電或設(shè)備故障產(chǎn)生的30例誤差，它們是在持續(xù)至2007年10月用單臺(tái)數(shù)據(jù)測(cè)試期間所發(fā)布的1 957條EEW信息中產(chǎn)生的。而在同一時(shí)期，基于多臺(tái)數(shù)據(jù)的EEW警報(bào)從未出錯(cuò)。在其中10個(gè)錯(cuò)誤實(shí)例中，分析誤差的根本原因有：4個(gè)是由于閃電原因，2個(gè)是檢測(cè)算法錯(cuò)誤，2個(gè)是臺(tái)站噪音造成，最后2個(gè)是設(shè)備故障。實(shí)時(shí)發(fā)布這些錯(cuò)誤EEWg的取消信息。

2.2 改進(jìn)

圖9 觀測(cè)烈度與EEW估計(jì)烈度的對(duì)比圖。91%的預(yù)測(cè)結(jié)果誤差在±1度以內(nèi)，也有9%的預(yù)測(cè)誤差大于±2度（原圖見文獻(xiàn)［23］）

該EEW系統(tǒng)的缺點(diǎn)已被消除或降低，除了如下一些非常困難的問題，如：①對(duì)于近場(chǎng)地震的預(yù)警時(shí)間不足，這是因?yàn)榈卣鹋_(tái)網(wǎng)密度不夠；②EEWg系統(tǒng)內(nèi)在誤差，這是由于P波初至階段可供分析的數(shù)據(jù)過少，導(dǎo)致震級(jí)估算過低，尤其是發(fā)生在日本東海岸（位于太平洋）的地震。

2.3 3·11前EEW系統(tǒng)的應(yīng)用

幾乎每個(gè)人都可以通過他們的電視或收音機(jī)接受到EEW信息，當(dāng)然如果打開的話；并且，日本3個(gè)最大的移動(dòng)電話公司的用戶也可以接收到EEWg信息。通過個(gè)人電腦和智能手機(jī)訪問預(yù)警系統(tǒng)的EEWa用戶數(shù)量快速增加。他們使用免費(fèi)的軟件，通過簽約供應(yīng)商提供的網(wǎng)絡(luò)得到EEW信息。只有一小部分的EEWa用戶通過“應(yīng)用系統(tǒng)”這一小節(jié)中描述的特定終端接收信息。然而，更多的個(gè)人和團(tuán)體都在自費(fèi)采用對(duì)策系統(tǒng)。下面有幾個(gè)實(shí)例：

（1）許多地方政府，如東京，已決定在公立學(xué)校安裝該系統(tǒng)。

（2）許多建筑公司為公寓提供EEW設(shè)備；數(shù)百套公寓已經(jīng)安裝該設(shè)備。

（3）約130家CATV中心已開始提供EEW服務(wù)，以及約10萬套房屋都配備了該服務(wù)的專用終端。

（4）許多私營(yíng)鐵路和地鐵公司把EEW接入已有的報(bào)警系統(tǒng)中。

（5）許多社區(qū)廣播電臺(tái)播放EEW信息。

（6）約100個(gè)地方政府紛紛引入無線電波系統(tǒng)廣播EEW信息。

（7）日本百貨公司協(xié)會(huì)已決定通過使用標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，并輔以廣泛的培訓(xùn)，應(yīng)用EEW。

（8）幾乎所有的電力公司都對(duì)他們的員工進(jìn)行了EEW報(bào)警系統(tǒng)方面的培訓(xùn)。

因誤報(bào)的可能性和震中區(qū)域預(yù)警時(shí)間的不足，導(dǎo)致EEW所提供的信息有一定的局限性。為了推動(dòng)EEW系統(tǒng)的更好應(yīng)用，其中一個(gè)解決方案是，在成本合理的前提下，使所應(yīng)用地方的地震危險(xiǎn)性評(píng)估更加準(zhǔn)確而有效。

3 3·11地震中EEW系統(tǒng)的效能和影響

3.1 日本東北地震中的EEW系統(tǒng)

2011年3月11日下午在日本東北近海發(fā)生的9.0級(jí)地震，是日本歷史上最大的地震之一。此次地震造成超過18 000人死亡，緊隨而來的是一場(chǎng)毀滅性的海嘯。如此規(guī)模的地震對(duì)于大多數(shù)人來說，是難以想象的，包括那些在社區(qū)已經(jīng)認(rèn)識(shí)地震和海嘯風(fēng)險(xiǎn)的人。少數(shù)研究歷史地震的專家披露證據(jù)揭示，在東北部地區(qū)過去發(fā)生的大地震和海嘯遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于官方評(píng)估。但不幸的是，東北近海地震發(fā)生在政府和學(xué)術(shù)界關(guān)于如何應(yīng)對(duì)新風(fēng)險(xiǎn)的討論中。

這次東北地震的相關(guān)參數(shù)如下：

（1）震源位置：38.10°N，142.86°E，深度23.7km；

（2）發(fā)震時(shí)刻：2011年3月11日14時(shí)46分18.1秒（當(dāng)?shù)貢r(shí)間）；

（3）震級(jí)：MW8.8；MJ8.4（JMA震級(jí)）；

（4）最大斷層位錯(cuò)：45m；

（5）破壞面積：300km×500km［24］。

NIED K－net和 KiK－net的強(qiáng)震（加速度）記錄覆蓋的地震動(dòng)分布顯示，東北近海地震的主斷層破裂發(fā)生在3個(gè)位置［24］：

（1）第一個(gè)破裂發(fā)生在宮城縣；

（2）數(shù)十秒過后，第二個(gè)破裂與第一次破裂相比，發(fā)生在更遠(yuǎn)離海岸的地方；

（3）幾乎同時(shí)，第三個(gè)破裂發(fā)生在茨城縣北部海岸附近，并伴隨一股強(qiáng)大的地震波釋放。

基于地震動(dòng)的分布，該地震的破裂過程是非常復(fù)雜的。地震波的振幅沿著海岸變化很大，在EEW系統(tǒng)中造成很大的混亂。

3.2 EEW系統(tǒng)的效能和影響

3.2.1 3·11地震的EEW 信息

2011年3月11日14時(shí)46分48.8秒（當(dāng)?shù)貢r(shí)間），第一條東北地震的EEW信息通過電視、廣播、移動(dòng)和智能手機(jī)發(fā)出。那天下午，筆者（Y.Fujinawa）正在實(shí)驗(yàn)室里辦公桌邊工作。一位同事宣布每一次出現(xiàn)在他個(gè)人電腦上的EEW信息。搖晃增長(zhǎng)得非常緩慢，這表明地震活動(dòng)遠(yuǎn)離茨城縣的東海岸，那里經(jīng)常發(fā)生地震。幾十秒鐘過后，搖晃變得更加嚴(yán)重，這表明此次地震與日本“通?！钡卣鹣啾仁峭耆煌摹Ｎ遗c這里的其他眾多專家一樣，誰也不曾想到一個(gè)9.0級(jí)地震竟然發(fā)生在日本附近。

2011年3月11日的EEW信息顯示于表1中［25］。當(dāng)?shù)貢r(shí)間14：46：40.2檢測(cè)到此次地震，于14：46：45.6發(fā)布EEW第一報(bào)，也就是說，檢測(cè)到地震后5.4s（發(fā)震時(shí)刻后的經(jīng)過時(shí)間＝檢測(cè)到地震后的經(jīng)過時(shí)間＋22.1s）。那時(shí)，估計(jì)震級(jí)（4.3）超過了EEWa的標(biāo)準(zhǔn)值3.5級(jí)。然而當(dāng)時(shí)沒有任何EEW檢測(cè)臺(tái)站觸發(fā)預(yù)警，這是因?yàn)榈卣鹆叶缺坏凸溃s1.0）。在EEW 第一報(bào)后1.1s，發(fā)布EEW第二報(bào)，震級(jí)更新為5.9級(jí)，新震級(jí)差值超過1.0級(jí)，是由于地震波到達(dá)了另一個(gè)臺(tái)站。這一次仍然沒有預(yù)期最大地震烈度＞5度的地區(qū)，因此沒有EEWg信息發(fā)出。在初始階段，震源被定位于38.2°N，142.9°E（深度10km），與實(shí)際值38.1°N，142.7°E（深度24km）對(duì)比，盡管震中遠(yuǎn)在臺(tái)網(wǎng)之外（近海），而且有效的數(shù)據(jù)相當(dāng)有限，但結(jié)果還是非常好的。

EEW第三報(bào)在東北地區(qū)沿海區(qū)域的最大烈度讀數(shù)接近4度時(shí)發(fā)布。如果閾值設(shè)置低于4，EEWa用戶將被告知會(huì)有強(qiáng)烈的振動(dòng)。在仙臺(tái)市（東北地區(qū)最大城市）有約15s的預(yù)警時(shí)間，而在偏遠(yuǎn)地區(qū)，如巖手縣和福島縣，將有更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間。值得注意的是，如果閾值設(shè)置為超過4.5，高級(jí)用戶就收不到EEW報(bào)警信息。

EEW第四報(bào)（第三報(bào)后1.1s）給出了估計(jì)震級(jí)7.2級(jí)及在宮城縣中部地區(qū)最大地震烈度為5－度的結(jié)果。此時(shí)，向電視觀眾、電臺(tái)聽眾和手機(jī)用戶等發(fā)布EEWg信息。通過向東北地區(qū)所有的日本廣播協(xié)會(huì)（NHK）成員和地方電視頻道發(fā)出獨(dú)特響聲和屏顯消息，發(fā)布EEWg警報(bào)。

表1 針對(duì)“3·11”的EEW 信息。檢測(cè)到地震的時(shí)刻是14：46：40.2。EEW 第一報(bào)發(fā)布于14：46：45.6，即在檢測(cè)到地震后5.4s。估計(jì)JMA震級(jí)為4.3，而JMA的地震烈度（SI）大于1（引自文獻(xiàn)［25］）

預(yù)測(cè)東北地區(qū)振動(dòng)越來越強(qiáng)（烈度大于4.0）的地方均在宮城縣、巖手縣的沿海及南部?jī)?nèi)陸地區(qū)，以及福島縣沿海及中部區(qū)域。這些地區(qū)傷亡情況最為嚴(yán)重。在振動(dòng)最嚴(yán)重的地區(qū)，許多人至少有10s的時(shí)間采取自保和／或準(zhǔn)備疏散行動(dòng)。許多人都很有經(jīng)驗(yàn)，這是因?yàn)樽?007年EEW系統(tǒng)啟動(dòng)以來，已有3次大地震發(fā)生在該地區(qū)。

由于距離首個(gè)斷裂處約200～300km的一個(gè)斷裂，使此次破裂向南繼續(xù)延伸至東京地區(qū)。已采用的斷裂模型沒有考慮到第二次及第三次斷裂產(chǎn)生的連續(xù)影響。與第一次破裂采用固定點(diǎn)源模型的估計(jì)相比，這種情況引起了非常大的振動(dòng)。用于區(qū)分同時(shí)發(fā)生的兩事件的計(jì)算方法不能分開此次幾乎連續(xù)不斷的破裂［26］。

盡管關(guān)東地區(qū)（東京所在地）的民眾實(shí)際上經(jīng)歷了很強(qiáng)烈的振動(dòng)，但他們并沒有在第一時(shí)間內(nèi)收到EEW報(bào)警，因此，該地區(qū)的很多人在3·11地震中，并沒有體會(huì)到EEW是有用或有效果的。

預(yù)測(cè)有強(qiáng)震動(dòng)（＞4.0級(jí)）的地區(qū)向北延伸至包括山形縣、秋田縣和茨城縣的環(huán)形區(qū)域，為EEW預(yù)警第九報(bào)（圖8）；范圍繼續(xù)擴(kuò)展，北至青森縣，南至神奈川縣，為EEW第十報(bào)；第十一報(bào)為埼玉縣；第十二報(bào)為櫪木、新瀉、群馬和東京。振動(dòng)區(qū)域不斷地?cái)U(kuò)展，這是由于強(qiáng)烈的地震波到達(dá)了遠(yuǎn)處的站點(diǎn)，這些波由新斷裂區(qū)域發(fā)出。區(qū)域地震波振幅的增加是由于新斷裂導(dǎo)致的增長(zhǎng)，而不是由于估算模型的二維性質(zhì)。

第十二條EEW信息是在最初檢測(cè)到地震后65s發(fā)出的，此時(shí)，觀看日本廣播協(xié)會(huì)（NHK）或當(dāng)?shù)仉娨曨l道的數(shù)以百萬的民眾，都接到了播放的EEW警報(bào)。日本廣播協(xié)會(huì)（NHK）是依法成立的可以廣播災(zāi)情信息的全國廣播組織。其他所有電視臺(tái)都沒有得到法律授權(quán)廣播包括EEW在內(nèi)的災(zāi)情信息。各地方電視臺(tái)從簽約的中央電視臺(tái)公司轉(zhuǎn)播視像內(nèi)容。一個(gè)有趣的視頻演示了在3·11地震中，東京各電視臺(tái)是如何工作的［27］。一些電臺(tái)花費(fèi)4分多鐘“趕上”并且在其頻道播放EEW信息。在多次電視和電臺(tái)延遲或不存在的EEW信息的經(jīng)歷后，EEW系統(tǒng)的不足之處已多次被指出。

3.2.2 EEW 系統(tǒng)的恢復(fù)

這次地震的劇烈振動(dòng)導(dǎo)致17個(gè)JMA地震臺(tái)站的數(shù)據(jù)傳輸中斷，包括青森縣、巖手縣、秋田縣、宮城縣、山形縣和福島縣的所有臺(tái)站，以及茨城縣和千葉縣的2個(gè)臺(tái)站。其中7個(gè)臺(tái)站在3月15日修復(fù)，2臺(tái)在3月23日修復(fù)，直到4月4日所有臺(tái)站的數(shù)據(jù)傳輸修復(fù)后，EEW系統(tǒng)才最終得以恢復(fù)。在2011年4月7日第二大余震發(fā)生時(shí)，JMA地震臺(tái)網(wǎng)已經(jīng)完全恢復(fù)服務(wù)。

3.2.3 分析系統(tǒng)的改進(jìn)

除了儀表系統(tǒng)的儀器故障外，在巨大斷裂帶（300km×500km）的四周，地震活動(dòng)大大增加。由于震前同時(shí)發(fā)生的許多事件，使震級(jí)被高估，導(dǎo)致EEW誤報(bào)。在地震活動(dòng)“普通”的條件下，EEW系統(tǒng)被證明運(yùn)行良好；但在3·11期間，由于地震活動(dòng)突然增加，導(dǎo)致多個(gè)地震的地震波到達(dá)數(shù)據(jù)的混亂。

3·11地震發(fā)生后，在2011年3月11日至3月29日期間（即，不到一個(gè)月的時(shí)間），日本有22次估計(jì)最大地震烈度超過5－度的主震。這與2007年10月1日EEW系統(tǒng)初始運(yùn)行至2011年3月11日期間共發(fā)生18次地震形成鮮明對(duì)比。3·11之前和之后，EEW信息發(fā)布適當(dāng)?shù)谋嚷史謩e為15例（68%）和10例（58%）。

EEW系統(tǒng)的故障有21例歸結(jié)為多重地震事件導(dǎo)致，9例為電力和通訊中斷。3·11地震大約一個(gè)月后，即2011年4月28日，更新評(píng)估結(jié)果的數(shù)據(jù)幾乎是相同的。由多個(gè)事件引起的故障可以撇開小事件（即那些很容易判斷為更小的事件）進(jìn)行處理。在28個(gè)問題案例中，有13個(gè)顯示是該原因，可以通過調(diào)整相關(guān)的軟件程序得以改進(jìn)。

4 對(duì)EEWS的反應(yīng)

為了了解人們?cè)跂|北近海地震時(shí)的反應(yīng)，進(jìn)行大規(guī)模的調(diào)查顯得尤其必要。由政府組織［21］和東京大學(xué)的學(xué)術(shù)研究機(jī)構(gòu)［28］實(shí)施獨(dú)立的調(diào)查。

JMA的調(diào)查在3·11之后進(jìn)行了約一年的時(shí)間，即從2011年1月30日至2012年2月8日；受訪者被問及東北近海地震及其接連不斷的余震、地震及顫動(dòng)。在本次調(diào)查中，樣本雖然不是隨機(jī)的，但選擇這些受訪者，是為了調(diào)查EEW的應(yīng)用率、用戶的滿意度，以及人們對(duì)EEW的反應(yīng)。采用了2種采樣方式：一種是通過互聯(lián)網(wǎng)問卷調(diào)查；另一種通過寄送郵件。在互聯(lián)網(wǎng)問卷調(diào)查中，為保證足夠高的質(zhì)量控制，選擇有經(jīng)驗(yàn)的公司。調(diào)查采樣僅限于已發(fā)布EEWg信息的22個(gè)縣的民眾。為了有一個(gè)可靠的結(jié)果，初步調(diào)查是分為EEWg用戶和EEWa用戶進(jìn)行的。在選定的10 000份調(diào)查中，有1 600個(gè)EEWg用戶和大約400個(gè)EEWa用戶對(duì)該調(diào)查作出了回應(yīng)。

調(diào)查結(jié)果按不同的樣本組分別給出：通過互聯(lián)網(wǎng)使用 EEWg（L－EEWg）和 EEWa（L－EEWa）的大樣本組（大約2 000人）；經(jīng)歷了3·11最嚴(yán)重振動(dòng)（JMA烈度最大7度）的小團(tuán)體（S－Tohoku：817位居民），主要是東北地區(qū)的3個(gè)縣：巖手縣，宮城縣和福島縣。

東京大學(xué)利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了2次問卷調(diào)查［28］。樣本選擇那些年齡在30～60歲之間的受訪者，并且居住在東京市內(nèi)，包括神奈川縣、埼玉縣和千葉縣。第一次調(diào)查是在2010年9月29日福島縣發(fā)生的一次中等地震（震級(jí)5.7）之后的2010年11月進(jìn)行。第二次調(diào)查在東北近海地震大約5個(gè)月后的2011年8月進(jìn)行。第二次調(diào)查的受訪者是東京、埼玉縣、千葉縣和神奈川縣約700戶居民（T組）。在東北近海地震發(fā)生時(shí)，這些地區(qū)與東北地區(qū)相比，振動(dòng)不是很強(qiáng)烈（但仍然有較大的主震和大量余震存在）。

S－Tohoku地區(qū)的受訪者所體驗(yàn)到的地震動(dòng)是最強(qiáng)烈的，L－EEWa和L－EEWg群組體驗(yàn)到的是最弱的，T組介于兩者之間。JMA調(diào)查提供了有關(guān)受到最劇烈振動(dòng)居民與輕微振動(dòng)居民經(jīng)驗(yàn)對(duì)比的重要信息；并且還提供了有關(guān)EEWg用戶和EEWa用戶之間的差異信息。東京大學(xué)的調(diào)查收集了有關(guān)經(jīng)歷3·11地震后公眾態(tài)度的信息，以研究EEW應(yīng)用方面的變化。

4.1 EEW 常識(shí)

EEW系統(tǒng)的有效性首先取決于大范圍的報(bào)警是如何分布的，以及有多少人受益于地震的預(yù)警。JMA調(diào)查報(bào)告稱，大部分受訪者（87%）都非常熟悉EEW系統(tǒng)。如此高的比例是因?yàn)槭茉L者在東北近海地震發(fā)生前的3年期間，有10次EEWg預(yù)警實(shí)例的經(jīng)驗(yàn)。

但同樣重要的是，應(yīng)注意到仍然有13%的人不知道EEW本身。約1／4的受訪者不知道EEW和通常在檢測(cè)到地震后幾分鐘所發(fā)布的一般地震信息之間的區(qū)別。

JMA調(diào)查還顯示，一般民眾中的絕大部分能意識(shí)到EEW系統(tǒng)的各種不足，包括因使用最小量數(shù)據(jù)進(jìn)行地震的快速和自動(dòng)估計(jì)而引起的EEW系統(tǒng)誤差。這一不足在EEW教育宣傳活動(dòng)的材料中有解釋說明。本次調(diào)查顯示，有78%的受訪者能理解EEW信息誤報(bào)的可能性。

EEW系統(tǒng)的公眾意識(shí)由東北近海地震前的約50%大幅增加至87%［28］?，F(xiàn)在有87%的民眾了解到，如果有EEW信息的話，將會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)有劇烈振動(dòng)，而3·11地震前這一比例僅為34%。公眾意識(shí)提高被認(rèn)為是由于在3·11地震和超過400次余震引起全國廣大地區(qū)劇烈振動(dòng)中的經(jīng)歷。

但是，只有21%的民眾認(rèn)識(shí)到EEWg和EEWa之間的差異，Ohara等［28］報(bào)告了幾乎相同的結(jié)果。它被認(rèn)為是由于用戶必須自己為EEWa支付額外費(fèi)用，導(dǎo)致對(duì)EEWa優(yōu)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)不足及缺少經(jīng)驗(yàn)引起的。

4.2 采取的緊急行動(dòng)

EEW系統(tǒng)的有效性引起了極大的興趣，尤其是EEW在東北近海地震主震發(fā)生時(shí)是如何被利用的。

關(guān)于個(gè)人依據(jù)所學(xué)的EEW知識(shí)采取行動(dòng)方面，JMA調(diào)查給出了以下4項(xiàng)：①受訪者是否在其得知EEW信息后采取行動(dòng)；②采取行動(dòng)的類型；③受訪者是否已提前計(jì)劃好應(yīng)對(duì)地震發(fā)生的適當(dāng)行動(dòng)；④受訪者是否采取了已計(jì)劃好的行動(dòng)。

4.2.1受訪者是否采取行動(dòng)

對(duì)于這個(gè)問題，61%的受訪者采取了積極的行動(dòng)，但有17%的人試著采取行動(dòng)但沒有成功，而剩余22%的人未打算采取行動(dòng)［21］。這22%中很大部分（13%）是由于沒有相關(guān)方面的知識(shí)，而其他則由于負(fù)面評(píng)價(jià)有意識(shí)地忽略了EEW信息。這一調(diào)查結(jié)果令人并不滿意。應(yīng)研究如何改善公眾行動(dòng)率的方法，以提高人們?cè)谑盏紼EW信息后采取適當(dāng)行動(dòng)的比例。但仍然有太多的人顯然沒有意識(shí)到，采取行動(dòng)可以挽救生命和保護(hù)財(cái)產(chǎn)，如家庭和學(xué)校。

總共有近80%的受訪者根據(jù)EEW信息采取了行動(dòng)，這表明會(huì)有一大批公眾在接收到EEW后，準(zhǔn)備采取行動(dòng)。在經(jīng)歷了EEW系統(tǒng)測(cè)試階段以來的4年期間，即2007年4月至2011年3月，非常顯著地提高了日本民眾對(duì)地震的防備，這是一個(gè)偉大的成就。

4.2.2 采取行動(dòng)的類型

要求受訪者在5個(gè)行動(dòng)中選擇：在家中避險(xiǎn)；幫助家人；試著出去；通過電視或收音機(jī)獲取信息；盡量減輕災(zāi)難發(fā)生后的影響。調(diào)查結(jié)果按不同的抽樣團(tuán)體分別給出：使用EEWg（L－EEWg）和EEWa（L－EEWa）的大樣本組；經(jīng)歷了3·11最嚴(yán)重振動(dòng)地區(qū)（東北地區(qū)的3個(gè)縣：巖手縣、宮城縣和福島縣）的小團(tuán)體組（S－Tohoku）。

L－EEWg、L－EEWa和 S－Tohoku團(tuán)體的百分比結(jié)果顯示于表2中。在這5個(gè)行動(dòng)中，第一個(gè)和第二個(gè)旨在努力自救及拯救其家庭。這種行動(dòng)的選擇可能是直覺的，也可能是JMA關(guān)于EEW廣泛宣傳的結(jié)果。日本的民眾已經(jīng)想象一次地震并訓(xùn)練自己在接收到EEW時(shí)，應(yīng)采取什么樣的行動(dòng)，這個(gè)建議是在學(xué)校及當(dāng)?shù)卣MA和大眾媒體給出的。使用最為廣泛的地震安全手冊(cè)是由東京大學(xué)的K.Meguro教授編寫的［22］。他的想法是讓人們根據(jù)TPO（時(shí)間、位置和場(chǎng)合）完全熟悉地震風(fēng)險(xiǎn)，以準(zhǔn)備采取最適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。

表2 三組受訪者采取行動(dòng)的類型（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

第三個(gè)行動(dòng)，到戶外去，絕大部分是經(jīng)歷了3·11地震最嚴(yán)重振動(dòng)的民眾選擇的結(jié)果。我們能想象到3·11地震的振動(dòng)是極其強(qiáng)烈的。第四個(gè)行動(dòng)，打開電視或收音機(jī)，可能絕大部分是那些振動(dòng)不大地區(qū)的民眾給出的結(jié)果。

地震安全計(jì)劃的基礎(chǔ)部分，是指導(dǎo)室內(nèi)人員在感受到或預(yù)測(cè)到強(qiáng)烈振動(dòng)時(shí)盡快保護(hù)自己，然后打開門開辟一條疏散路線。然而，在東京地區(qū)最嚴(yán)重的振動(dòng)區(qū)外，只有20%的人稱他們采取了這一行動(dòng)。相比之下，東北地區(qū)60%的受訪者采取了打開門這樣的行動(dòng)；事實(shí)上，這是所采取的主要的行動(dòng)。

在其他所受影響不太嚴(yán)重的地區(qū)，有20%的受訪者稱在接收到3·11地震的EEW信息后采取了行動(dòng)，而在3·11之前的比例為15%［28］。該比例的增加可能是由于在之前多次地震和EEW信息之后，對(duì)EEW認(rèn)識(shí)的積累。

4.2.3 預(yù)先確定要采取的行動(dòng)

關(guān)于這些受訪者是否已經(jīng)預(yù)先確定了地震發(fā)生時(shí)的緊急行動(dòng)想法的問題，其調(diào)查結(jié)果顯示于表3中。從這個(gè)結(jié)果中我們可以推斷，大多數(shù)人對(duì)于在振動(dòng)最嚴(yán)重的時(shí)候該如何行動(dòng)，毫無明確的主意。最大比例（62%）的采取行動(dòng)者是那些在3·11地震中和之后經(jīng)歷過最嚴(yán)重振動(dòng)的人，這被認(rèn)為是在主震和無數(shù)余震引起的可怕振動(dòng)中的“現(xiàn)場(chǎng)學(xué)習(xí)”。

表3 預(yù)先確定獲得EEW信息后該如何行動(dòng)想法的民眾百分比（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

在所有EEWa受訪者中，有41%采取了預(yù)定的緊急行動(dòng)，而EEWg受訪者約為31%。這可能反映出EEWa用戶具有更好的意識(shí)，因?yàn)樗麄優(yōu)榱四軌蚴褂锰厥獾男畔⒍约侯~外支付費(fèi)用。

4.2.4 受訪者是否已采取計(jì)劃的行動(dòng)

在地震中，受訪者能否像他們想象的那樣采取行動(dòng)，是一個(gè)有很大興趣的問題。人們?cè)诘卣饡r(shí)所采取的行動(dòng)，可能取決于危險(xiǎn)的程度，以及他們之前的直接經(jīng)驗(yàn)或模擬訓(xùn)練。

JMA的調(diào)查結(jié)果如表4所示。與我們的預(yù)期相比，這些百分比大得驚人，但應(yīng)該記住的是，這些百分比不是絕對(duì)的；它們只是簡(jiǎn)單地給出了有多少人知道在地震中該怎么做的粗略概念。

表4 人們是否采取了預(yù)定的緊急行動(dòng)（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

對(duì)于 L－EEWa、L－EEWg和 S－Tohoku的民眾，采取適當(dāng)行動(dòng)的比例分別是21%、32%和36%。但是，仍然有30%的民眾沒有采取合適行動(dòng)（包括6%～7%沒有采取任何行動(dòng)），盡管他們?cè)?jīng)計(jì)劃過。因此，我們應(yīng)依據(jù)民眾在家里、學(xué)校、工作中及其他場(chǎng)所，努力提高公眾意識(shí)及訓(xùn)練他們對(duì)地震的反應(yīng)。

4.3 預(yù)警時(shí)間和效能

最常見的問題之一是拯救生命必須要有多少秒的預(yù)警時(shí)間。原則上，該問題必須經(jīng)過大地震時(shí)的詳細(xì)調(diào)查才能得知。但目前還沒有這樣的成果。在這種情況下，Meguro等人［29］基于一次在學(xué)校里EEW的舊實(shí)驗(yàn)操作［18］，即一個(gè)EEW效能的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，制作了一個(gè)初級(jí)的效能表（表5）。

表5顯示，如果EEW給出10s的預(yù)警時(shí)間，與相同情況下無EEW信息相比，死亡可以減少到20%，重傷減少到10%。在2008年中國四川省汶川地震中，如果曾有一套類似的EEW系統(tǒng)，大多數(shù)受害者將會(huì)得救［11，15］。

表5 通過使用EEW個(gè)人受害減少率的估計(jì)

一些研究調(diào)查結(jié)果［21，28］顯示，假設(shè)有效率能達(dá)到90%，也就是說超過80%的民眾的答案表明有能力采取一些疏散措施。這些調(diào)查結(jié)果可用于改善表5。例如，地區(qū)的死亡率和受傷率可以與3·11中EEW預(yù)警時(shí)間的分布做對(duì)比。不幸的是，必須給出許多假定條件和設(shè)想，所以，需要在這方面做進(jìn)一步大量的工作。

4.4 對(duì)EEW系統(tǒng)的評(píng)價(jià)

在這里，對(duì)EEW系統(tǒng)的評(píng)價(jià)是基于JMA調(diào)查的4個(gè)測(cè)項(xiàng)的結(jié)果作出的。

4.4.1 滿意度

JMA調(diào)查詢問受訪者對(duì)EEW系統(tǒng)的滿意度水平。有4種可能的回應(yīng)：1＝有用；2＝基本有用；3＝基本無用；4＝無用。結(jié)果顯示于表6中。對(duì)于調(diào)查組L－EEWa、LEEWg和S－Tohoku，良好反應(yīng)（1或2）的百分比分別是82%、91%和90%，與Ohara等［28］報(bào)告的良好評(píng)價(jià)幾乎相同的水平。對(duì)于不利評(píng)價(jià)（3或4），L－EEWa、L－EEWg和S－Tohoku的百分比分別是18%、10%和10%。超過55%的受訪者了解EEW系統(tǒng)的局限性，并表示愿意在未來更積極地使用EEW系統(tǒng)。

表6 對(duì)當(dāng)前EEW系統(tǒng)的滿意度（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

如此高的積極評(píng)價(jià)率令人鼓舞，鑒于EEW系統(tǒng)存在的幾個(gè)不足，包括誤報(bào)和延遲（即強(qiáng)震到達(dá)后）警報(bào)，值得繼續(xù)努力使其更加有效、準(zhǔn)確和眾所周知。

4.4.2 JMA調(diào)查揭示的有效點(diǎn)

JMA調(diào)查還關(guān)注了3種有效性：（R1），提供安全感和心理準(zhǔn)備；（R2），提供隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)急行動(dòng)的能力；（R3），提供自救能力。受訪者的回答見表7。

在 L－EEWa、L－EEWg和S－Tohoku受訪者中，認(rèn)為EEW系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是提供以備緊急行動(dòng)的能力，評(píng)價(jià)率分別是82%、82%和85%。這些高比率很可能是基于受訪者在東北近海地震和許多余震中的親身經(jīng)驗(yàn)。其次有效的是心理價(jià)值，對(duì)于L－EEWa、L－EEWg和S－Tohoku的受訪者，評(píng)價(jià)率分別為43%、54%和44%。盡管預(yù)警時(shí)間很短，但受訪者可立即了解情況，并在腦海中準(zhǔn)備了適當(dāng)?shù)男袆?dòng)。對(duì)于自我保護(hù)的價(jià)值，L－EEWa、L－EEWg和 S－Tohoku受訪者的評(píng)價(jià)率分別是33%、41%和46%。經(jīng)歷過嚴(yán)重振動(dòng)的受訪者給出的評(píng)價(jià)率最高，表明他們可以在很短時(shí)間內(nèi)選擇和采取最佳行動(dòng)以進(jìn)行自救。

表7 認(rèn)為EEW系統(tǒng)有用的原因（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

4.4.3 認(rèn)為EEW系統(tǒng)無用的原因

JMA調(diào)查還詢問了感覺該系統(tǒng)實(shí)用性的不足之處：（R1），采取行動(dòng)的預(yù)警時(shí)間不足；（R2），警報(bào)來得太遲；（R3），地震烈度估計(jì)過高；（R4），經(jīng)常無法收到EEW信息；（R5），誤報(bào)而沒有真正的振動(dòng)；（R6），其他。受訪者的回答見表8。

根據(jù)JMA調(diào)查，約10%的受訪者認(rèn)為EEW系統(tǒng)是無用的。東北地區(qū)的大部分人（這個(gè)10%中的約60%）解釋說，他們認(rèn)為EEW系統(tǒng)無用是因?yàn)橄到y(tǒng)的誤差。這一結(jié)果可能是由于許多大的余震（超過400次）和同時(shí)出現(xiàn)的許多小震，造成重復(fù)的EEW誤差。約36%的受訪者聲稱無能力采取適當(dāng)?shù)男袆?dòng)，即便他們的確收到了及時(shí)的EEW信息。其他約30%的受訪者列舉了他們關(guān)于EEW系統(tǒng)的有限經(jīng)驗(yàn)。這些說法可能是由于：①關(guān)于如何利用EEW系統(tǒng)來保護(hù)自己和他人的動(dòng)力或知識(shí)不足；②EEW系統(tǒng)的精度不夠。

表8 認(rèn)為EEW系統(tǒng)無用的原因（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

這些問題大多可以通過技術(shù)發(fā)展和幫助人們接受EEWa加以解決和改進(jìn)。然而，由于大量的額外費(fèi)用，改善這些并不容易。這些費(fèi)用應(yīng)該由社區(qū)、地方和中央政府共同承擔(dān)。另外重要的一點(diǎn)是，大多數(shù)人所接受的EEW系統(tǒng)僅限于EEWg，而不是EEWa，因而系統(tǒng)的幾個(gè)不足之處可以通過使用EEWa來解決。

4.5 用戶對(duì)改進(jìn)的需求

根據(jù)JMA調(diào)查，受訪者對(duì)EEW系統(tǒng)改進(jìn)的需求總結(jié)如下，并提出了幾種解決方案。

4.5.1 發(fā)布EEW 的標(biāo)準(zhǔn)

JMA調(diào)查還涉及4種需求：（R1），增大發(fā)布閾值，將EEW信息限定于更強(qiáng)的地震；（R2），與目前保持一致；（R3），減小閾值，以便對(duì)較弱振動(dòng)有EEW信息；（R4），無意見。受訪者的回答按以下比例分布：R1（12%～13%），R2（59%～74%），R3（16%～27%），R4（2%～4%）。大多數(shù)人都對(duì)目前發(fā)布EEWg的標(biāo)準(zhǔn)滿意，這與日本的地震易損點(diǎn)是一致的。高比例的積極評(píng)價(jià)是由于對(duì)EEWa和EEWg之間差異的認(rèn)識(shí)不足引起的。

4.5.2 急需實(shí)現(xiàn)的要點(diǎn)

針對(duì)亟待改善的問題，JMA調(diào)查還包括3類需求：（R1），使EEW 無處不在；（R2），提高預(yù)警時(shí)間估計(jì)的準(zhǔn)確性；（R3），提高地震烈度估計(jì)的準(zhǔn)確性。受訪者的回答顯示于表9中。

表9 為提高EEW系統(tǒng)性能的緊迫問題（由文獻(xiàn)［21］原始表改進(jìn)）

最常見的需求是，EEW信息在一切可能的時(shí)間，一切可能的地點(diǎn)，及一切可能的場(chǎng)合，都應(yīng)該是有效的。廣大市民依賴大眾媒體（電視和電臺(tái)）獲得EEWg信息。在家里或辦公室依托于這些媒體的受訪者，似乎很關(guān)心當(dāng)振動(dòng)或地震發(fā)生時(shí)，如果他們?cè)趹敉猓撊绾谓邮盏紼EWa信息。

第二個(gè)最經(jīng)常提到的需求是更準(zhǔn)確的預(yù)警時(shí)間。在東北地區(qū)的受訪者最可能需求準(zhǔn)確的預(yù)警時(shí)間和烈度估計(jì)，或許是由于他們?cè)诘卣鹬髡鸷瓦B續(xù)余震中的慘痛經(jīng)歷。自從該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用初期以來，這點(diǎn)一直是大家討論的問題，對(duì)于系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用及自動(dòng)控制應(yīng)用程序，減少地震對(duì)生產(chǎn)設(shè)施和電梯的破壞，這也是一個(gè)障礙。

5 正考慮的改進(jìn)

日本東北近海地震和海嘯造成破壞后，正在考慮對(duì)EEW系統(tǒng)進(jìn)行一些改進(jìn)，以應(yīng)對(duì)未來發(fā)生在日本南部近海的海底地震，以及像東京這類大城市之下的地殼地震。

5.1 大規(guī)模的海底地震與海嘯監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)

在日本，過去超過70%的危險(xiǎn)地震都發(fā)生在海底以下。布置在那些地震的預(yù)期破裂帶內(nèi)或附近的地震儀，將為報(bào)警增加預(yù)警時(shí)間，并使預(yù)測(cè)更精準(zhǔn)。目前已經(jīng)有6套高分辨率地震儀系統(tǒng)布置在離日本海岸約100km的不同地點(diǎn)，外加包括40個(gè)臺(tái)站的二維臺(tái)網(wǎng)，即“海底地震和海嘯觀測(cè)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)”。該系統(tǒng)由獨(dú)立行政法人海洋研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（Japan Agency for Marine－Earth Science and Technology，JAMSTEC）［30］操作，其位于日本本州島上最大的半島——東紀(jì)伊半島。

另一大型海底電纜型網(wǎng)絡(luò)，“沿日本海溝的海底地震及海嘯觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)”，布置于日本東北近海地震的斷裂帶內(nèi)或附近，預(yù)期將于2015年完成。監(jiān)測(cè)區(qū)域的范圍從北海道北部島嶼的東南端，到房總半島，這個(gè)區(qū)域約1 000km長(zhǎng)，300km寬。將會(huì)建成150個(gè)安裝有地震計(jì)和海嘯儀的傳感器臺(tái)站。與此同時(shí)，JAMSTEC網(wǎng)絡(luò)將延伸到南海海槽（Nankai Trough），以覆蓋日本東南?！虾＃═onankai－Nankai）地震的預(yù)期斷裂區(qū)。

除這些網(wǎng)絡(luò)之外，有專家建議通過增加地震臺(tái)網(wǎng)在水平方向和向下到地下深處的密度，以加強(qiáng)對(duì)陸地的觀測(cè)。4個(gè)深約3 000m的深井地震觀測(cè)站的應(yīng)用已通過JMA和NIED試驗(yàn)。但是，增加現(xiàn)有的地震臺(tái)網(wǎng)尚未得到所受影響社區(qū)的支持。另一個(gè)想法是，通過共享來自現(xiàn)場(chǎng)地震儀的數(shù)據(jù)提高EEW信息的精度［15］，以加強(qiáng)地震臺(tái)網(wǎng)。

5.2 學(xué)校

東北近海地震在日本東部廣大地區(qū)造成了巨大的破壞，伴隨著劇烈振動(dòng)和巨大海嘯，尤其是在巖手縣、宮城縣和福島縣，該地區(qū)的學(xué)校遭受到了嚴(yán)重破壞，甚至有的被徹底摧毀。MEXT分析了災(zāi)害對(duì)學(xué)校（小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)、職業(yè)學(xué)校等）的影響，目的是為改善學(xué)校災(zāi)害教育和災(zāi)害應(yīng)對(duì)的現(xiàn)狀。

為了解決如何提高日本學(xué)校有關(guān)地震和海嘯的教育與減災(zāi)的問題，成立了一個(gè)特殊的MEXT委員會(huì)。該委員會(huì)的報(bào)告得出的結(jié)論是，在3·11地震中，參加了EEW系統(tǒng)的學(xué)校的孩子們能夠采取適當(dāng)?shù)氖枭⑿袆?dòng)，因?yàn)樗麄冊(cè)唤虒?dǎo)過。該委員會(huì)還指出，由于受到EEW和地震安全教育，這些學(xué)生在家中也將能夠迅速采取行動(dòng)進(jìn)行撤離，知道正確的疏散路線，并能夠避免沉重家具引起的事故。MEXT委員會(huì)還得出結(jié)論，面向高級(jí)用戶的EEW系統(tǒng)是非常有用的，日本的每所學(xué)校（約53 000所）都應(yīng)該安裝該系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的項(xiàng)目始于2012財(cái)政年度。

6 結(jié)束語

EEW系統(tǒng)自2007年以來一直在日本運(yùn)行。該系統(tǒng)經(jīng)歷了巨大的東北近海地震，并在拯救生命方面已被普遍認(rèn)為是非常有用的。EEW系統(tǒng)現(xiàn)在是防震減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分之一。盡管該系統(tǒng)有一些不足之處，如誤報(bào)、過低或過高估計(jì)振動(dòng)，以及人為誤差，但它已根據(jù)這些經(jīng)驗(yàn)在不斷完善中。基本觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)行的改善包括，廣泛布置在東北近海地震斷裂帶周圍的海底地震和海嘯儀組成的150個(gè)站點(diǎn)，并且在所有學(xué)校中增加利用EEWa的基礎(chǔ)設(shè)施。

EEW系統(tǒng)用戶的絕大多數(shù)都接受EEWg（普通公眾）警報(bào)。EEWa（高級(jí)用戶）警報(bào)具有更高的精度和更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間，因而更加有效。更系統(tǒng)地利用EEWa有望使日本更好地抵御大地震。與目前的系統(tǒng)相比，額外的現(xiàn)場(chǎng)地震數(shù)據(jù)可以提供更精確的EEW信息和更長(zhǎng)的預(yù)警時(shí)間。高級(jí)別的地震控制系統(tǒng)可以應(yīng)用于幾乎所有關(guān)鍵設(shè)施，如核電站、醫(yī)院和重要工廠等，以提高業(yè)務(wù)連續(xù)性計(jì)劃（BCP）和業(yè)務(wù)連續(xù)性管理（BCM）的質(zhì)量。

致謝

我們非常感謝Haruo Hayashi教授的鼓勵(lì)和Richard Eisner教授以及3位匿名審稿人重要而寶貴的意見。把我們誠摯的感謝獻(xiàn)給直接或間接參與到日本EEW項(xiàng)目的所有人，尤其獻(xiàn)給T.Katayama教授、T.Hayama博士、Y.Okada博士和A.Arima博士，感謝他們振奮人心的鼓勵(lì)；獻(xiàn)給NIED和REIC的同事們，感謝他們的合作；獻(xiàn)給K.Meguro教授、Y.Ariga教授、M.Motosaka教授，以及Y.Horiuchi博士和Fujita博士，感謝他們的支持。

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