就在前一段時間的7月14號晚23點36分，四川省汶川縣發生4.8級地震，再次揪動著我們的心，但幸運的是這次沒有造成人員傷亡。 中國地震預警網也在5秒內產出地震預警資訊，成都市在地震波到達前19秒收到預警信息，預警為人員疏散、撤離贏得了寶貴的時間。

“地震預警”這個名詞大範圍刷屏網络是在兩年前四川長寧縣發生6.0級地震時，當時四川宜賓、成都、重慶等多城區電視螢幕、社區廣播上都出現了地震”倒計時”。 那一次的預警，也得到了震區群眾以及更大範圍內公眾的一致認可。

電視播放預警資訊提醒

早在2002年就有研究作出地震預警時間和人員傷亡關係的預測，如果地震預警時間為3秒，可使人員傷亡率減少14%;預警時間為10秒傷亡率可減少39%;預警時間為20秒，傷亡率可減少63%;預警時間為60秒，傷亡率可減少95%。 也就是說，有效地進行地震預警監測，能大大減少地震帶來的傷亡。

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什麼是地震預警？

地震預警常常會和地震預報混淆，一字之差卻謬以千里。 地震預報是在地震還沒有發生時，通過研究分析，對未來地震發生的震級、時間和地點進行預測預報。 而地震預警則是指地震發生后，但破壞性地震波還沒有到達目標區域前，提前幾秒或幾十秒發出警報。

地震預報通常利用地震地質、地震統計、地震前兆的方法，來預測地震發生的時間、地點、震級。 也可以根據時間長度的不同將其分為長期預報（數十年）、中期預報（數年）、短期預報（數月）和臨震預報（數天）。

我國比較成功的地震預報是1975年發生在遼寧省的海城地震，這次預報很大程度上降低了人員死亡和財產損失。

海城地震預報

雖然人類從幾千年前就開始研究如何預測地震，例如從中國古代的天象、地理等，到20世紀60年代起各個國家先後開始的科學性研究，但直到現在，地震預報仍是困擾世界的難題。

因為我們對地球本身的認識和檢測手段還不足，「上天容易入地難」！ 對於天空，人類可以造出飛抵太陽系邊界的旅行者1號;但對於入地，人類目前的鑽探能力還難以達到地震發生的深度，我們對地下發生的變化，只能通過地表的觀測來推測;並且孕震機制複雜使地震預報難上加難。

旅行者1號回望地球

地球內部結構

那麼我們現在再來談談可行性更高的地震預警。 地震預警是在地震發生后，但還未造成嚴重破壞前，通過無線電向外界發佈警報的技術。 主要是根據地震波和電磁波之間的時間差，與地震波「賽跑」，來贏取提前預警的時間。

地震預警系統

那麼為什麼可以進行地震預警呢？ 當一個地震發生時，它以從震源向各個方向發出的地震波的形式釋放能量。 不同類型的地震波以不同的方式晃動地面並且以不同的速度穿越地球。 速度較快的是P波，也稱為縱波，它會使地面發生上下振動，破壞性較弱。

速度較慢的是S波，也稱為橫波，它使地面發生前後、左右抖動，對建築破壞性較強。

下面是一個地震台站記錄到的地震波形圖：

截取的地震波形圖

由於P波在地球內部傳播速度（6km/s）大於S波（3.5km/s），所以地震時，P波總是先到達地表，而S波總落後一步。 這樣，發生較大的地震時，一般人們先感到上下顛簸，過數秒到十幾秒后才感到有很強的水準晃動。 並且電磁波速度（300000km/s）比地震波快接近5個量級，這樣我們就可以利用電磁波比地震波傳播速度快的原理向還沒受到地震強烈影響的地區發出警報。

地震預警過程模擬圖

離震中最近的幾個預警台站會陸續接收到地震信號，快速估算出地震的發震時刻，發震位置，震源的類型和震級的大小。 然後利用這些參數類比出相關區域內地面運動的強烈程度。 根據模擬的結果，搶在破壞性S波到達以前，向不同地區發出相應的預警資訊。

歸納起來地震預警的原理是：1。 破壞性S波傳播速度比P波慢;2。 電磁波速度比地震波快。

我們可以看出如果地震監測儀器越接近震中，監測速度越快。 所以為了更好、更快地進行地震預警服務，就需要存在一個密集的地震監測台網。

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將手機變成地震監測器

地震預警平臺主要使用的是傳統地震儀器和大地測量網路，如果想讓地震預警監測網路大面積覆蓋，則需要投入大量資金和物力人力。 這對於一些地震多發但處在發展中的國家無疑是雪上加霜。 但研究人員開發了一種利用手機就可以監測地震的方法，很好地利用手機使用人數多，價格低廉的優勢。

振動台類比地震情況，記錄手機數據進行測試

手機地震監測是利用內置的感測器取代了傳統地震預警監測儀器，實現這一功能的就是與我們日常記步、遊戲相關的手機加速度計。

手機加速度計記錄到的運動（MyShakeApp）

它可以測量我們手機移動時加速度的變化，這個變化也包括地震引起的晃動。

以MyShake軟體為例的地震預警系統包括收集（左）、分析（中）、發送警報（右）

如果手機監測到它認為可能是地震的資訊，就會向伺服器發送信號。 伺服器可以通過一定的演算法來判定該振動是否是地震引起的。 然後再估算出這次地震的震級、震中位置、發震時刻，並及時向周圍受影響的人群發出預警資訊。

手機監測地震與預警

我國也在積極進行手機地震預警技術的研發。 雖然手機加速度計的靈敏度遠不如專業的地震儀，但卻足以記錄到距震中10公里內5級以上的可能造成破壞的地震。 手機監測也可以在沒有地震預警台網的地區及時發出地震預警，解救生命。 未來我們每一位手機使用者都可能成為地震監測網路的一部分。

參考文獻

1.Allen， R.M。 ， Kong， Q。 & Martin-Short， R。 The MyShake Platform： A Global Vision for Earthquake Early Warning。 Pure Appl。 Geophys。 177， 1699–1712 （2020）

2.https：//myshake.berkeley.edu

3。 https：//www.usgs.gov

4。 https://www.iris.edu/hq/

5。 https：//news.ceic.ac.cn