近年來，我國地震預(yù)警信息產(chǎn)出速度不斷提升，從約10分鐘的人工速報到1至2分鐘的自動速報，

再到秒級的地震預(yù)警，為抗震救災(zāi)提供了強大科技助力。（制圖：張寒）

　　9月19日13時05分09秒，墨西哥突發(fā)7.7級地震。9月17日夜間以來，臺灣臺東縣、花蓮縣相繼發(fā)生6.5級、6.9級地震，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。9月5日，四川瀘定縣發(fā)生6.8級地震。近期，地震頻發(fā)，牽動人心，也考驗著人們的應(yīng)對能力。

　　震后6.2秒發(fā)出地震預(yù)警信息，震后2分鐘左右發(fā)出速報信息（含震源位置、震級等地震基本參數(shù)），震后3分36秒初步產(chǎn)出儀器地震烈度分布圖，震后10分04秒產(chǎn)出正式的鄉(xiāng)鎮(zhèn)儀器烈度分布圖，給出最大烈度9度區(qū)的范圍，震后半小時產(chǎn)出余震序列精定位第一版結(jié)果……第一時間啟動地震應(yīng)急服務(wù)響應(yīng)，以最快速度產(chǎn)出應(yīng)急科技產(chǎn)品，瀘定6.8級地震中，相關(guān)部門快速、高效做好地震應(yīng)急處置、現(xiàn)場調(diào)查和科學(xué)考察工作，給人們留下深刻印象。

　　震后6.2秒即發(fā)預(yù)警，在分鐘尺度上獲取地震動強度的詳細分布

　　“你開了手機地震預(yù)警功能嗎？”地震預(yù)警這種新型減災(zāi)手段正逐漸被公眾接受。

　　“震后6.2秒，中國地震預(yù)警網(wǎng)就通過預(yù)警專用終端、手機APP、村村響應(yīng)急廣播、第三方平臺等渠道發(fā)布預(yù)警信息，向康定市提前9秒、雅安市提前21秒、成都市提前56秒發(fā)布地震預(yù)警信息?！彼拇ǖ卣鹋_研究員蘇金蓉介紹，這是自2018年起連續(xù)成功進行預(yù)警處理和發(fā)布的第84次4級以上地震。

　　如何才能及時有效發(fā)出秒級預(yù)警？蘇金蓉道出關(guān)鍵：一是高密度的地震觀測系統(tǒng)，二是低延時的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，三是高效的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，四是多渠道的緊急地震信息服務(wù)系統(tǒng)?！斑@四者缺一不可，只有先觀測捕捉到地震波，及時傳輸匯集觀測數(shù)據(jù)，再通過優(yōu)化算法快速處理、發(fā)布，才可能發(fā)揮預(yù)警應(yīng)有的效益?！?/p>

　　“地震預(yù)警利用了電磁波比地震波快的原理。電磁波以30萬公里/秒的速度傳播，地震破壞性橫波以約3.5公里/秒的速度從震源向外傳播，如果能在震后6秒左右估計地震基本參數(shù)、發(fā)出預(yù)警，橫波剛傳播約20公里，距離震中100公里的地方就會有20秒以上的預(yù)警時間。”中國地震局工程力學(xué)研究所研究員、國家地震烈度速報與預(yù)警工程執(zhí)行總工程師馬強解釋。

　　“不要小看這數(shù)秒至數(shù)十秒的預(yù)警時間，它可以讓公眾避震、穩(wěn)定人心，更重要的是能在一些生命線工程、重大設(shè)施和重大工程項目建設(shè)中避免產(chǎn)生嚴(yán)重后果或次生災(zāi)害?！碧K金蓉舉例，如高鐵、核電站、油氣管網(wǎng)輸送及?；髽I(yè)、醫(yī)院手術(shù)室等可采取緊急應(yīng)急處置措施，減輕損失。

　　震級和烈度是描述地震的兩個重要概念，此次瀘定地震的震級為6.8級，最大烈度為9度。馬強介紹，震級描述地震釋放能量的大小，烈度描述不同地點受影響的強弱程度。一次地震只有一個震級，但是不同區(qū)域有不同烈度。

　　“哪些地方震動強？哪些地方破壞大？這些信息對指揮決策非常重要?！瘪R強說，以2008年四川汶川8.0級地震為例，震中在映秀鎮(zhèn)，但是破壞最嚴(yán)重的地區(qū)則是從汶川一直延展到都江堰、彭州，再從安縣延展到北川、平武。

　　傳統(tǒng)的地震烈度評定建立在震后調(diào)查的基礎(chǔ)上，需要派遣大量專業(yè)人員深入震區(qū)繪制地震烈度圖。對于強震而言，往往需要數(shù)天甚至數(shù)十天才能完成，遠不能滿足應(yīng)急決策的需要。

　　“如今，有了地震烈度速報，可在分鐘尺度上獲取地震動強度的詳細分布，有助于提高烈度評定效率，及時為人員傷亡、經(jīng)濟損失評估以及應(yīng)急救援科學(xué)決策等提供支撐。”馬強說。

　　幾分鐘至幾小時內(nèi)快速反演震源破裂過程，人工智能快速、精準(zhǔn)定位余震

　　下載處理遠場地震波形數(shù)據(jù)，進行模型參數(shù)設(shè)置和反演計算，制圖、分析結(jié)果……借助科技力量，研究人員還原了瀘定6.8級地震的破裂過程——

　　此次地震破裂以走滑運動為主，破裂發(fā)生自海螺溝下方深度12.8公里處，同時往兩側(cè)展開，約7秒后破裂轉(zhuǎn)為主要往南東方向發(fā)展，整個過程持續(xù)約18秒，破裂總長度達40公里，最大滑動量達1.84米。

　　汶川8.0級地震后，中國地震局地震預(yù)測研究所研究員趙翠萍所在的團隊，一直承擔(dān)著我國大震應(yīng)急產(chǎn)出的任務(wù)，包括地震精確定位、震源機制解、破裂過程等震源參數(shù)的快速測定。

　　“應(yīng)急工作對震源參數(shù)產(chǎn)出的要求是快和準(zhǔn)。地震數(shù)據(jù)獲取快慢、震源機制解產(chǎn)出速度、反演算法是影響破裂過程快速反演的主要因素?！壁w翠萍告訴記者，瀘定6.8級地震后，他們合作研發(fā)的智能地動系統(tǒng)3分鐘內(nèi)產(chǎn)出了震源機制解，與其他研究者此后發(fā)布結(jié)果基本一致。

　　“斷裂帶上滑動量大的位置往往是地表災(zāi)害嚴(yán)重的區(qū)域，盡快找出來可及時為震后確定救災(zāi)目標(biāo)區(qū)域提供指導(dǎo)。”趙翠萍介紹，強震發(fā)生后，團隊最快可在1個小時左右快速反演震源破裂過程。此外，強震破裂擴展方向前端及破裂區(qū)域中沒有滑動量的區(qū)域，與未來的強余震發(fā)生有著密切聯(lián)系，需要重點關(guān)注。

　　大地震發(fā)生后，通常伴隨著大量余震。截至9月12日8時，瀘定6.8級地震共記錄到余震2715次，其中3.0級及以上余震16次。在內(nèi)行人眼里，這些紛繁復(fù)雜的地震波里隱藏著諸多參考信息。

　　快速準(zhǔn)確測定余震序列位置，對于應(yīng)急救援具有重要意義。中國地震局地球物理研究所研究員房立華舉例說明，比如根據(jù)余震和斷層的關(guān)系，判斷地震發(fā)生在哪條斷層上，可以為震后趨勢研判提供依據(jù)；根據(jù)余震分布的長度、寬度，可以估算災(zāi)區(qū)范圍；根據(jù)余震和主震的相對位置關(guān)系，可以推測地震的破裂方向，其沿線一些城鎮(zhèn)災(zāi)情可能更嚴(yán)重，等等。

　　從上世紀(jì)70年代起，國內(nèi)外地震學(xué)家百般嘗試，想攻克密集地震序列自動處理這一難題，收效甚微。2021年之前，我國的余震序列分析主要靠人工，費時費力。汶川8.0級地震時，中國地震局抽調(diào)了中國地震臺網(wǎng)中心、地球所、河北等省地震局的技術(shù)骨干共70多人次赴四川支援余震序列分析，堅守了一個多月。

　　“2015年以來，人工智能在人臉識別、語音識別、無人駕駛等領(lǐng)域都取得了較好應(yīng)用。從2017年起，我們就嘗試借助人工智能解決地震數(shù)據(jù)的智能處理問題。”房立華說，也就是利用地震臺網(wǎng)長期積累的海量數(shù)據(jù)，借助人工智能技術(shù)，讓計算機自動學(xué)習(xí)地震波形特征，實時識別余震，并對其位置進行精確測定。

　　經(jīng)過不懈努力，2021年實時智能地震處理系統(tǒng)研發(fā)成功，并在云南漾濞6.4級地震和青?，敹?.4級地震中投入應(yīng)用。目前，這一系統(tǒng)已在14個省級地震局得到推廣應(yīng)用。與人工處理結(jié)果對比顯示，AI系統(tǒng)能更快速自動產(chǎn)出余震序列目錄，數(shù)量是人工的2倍多，且精度基本一致，下一步將向全國推廣。

　　全天候全天時觀測，10余顆衛(wèi)星對災(zāi)區(qū)緊急成像，為應(yīng)急救援評估提供空間信息支持

　　縱橫山谷中，震中海螺溝景區(qū)有多處山體滑坡，掩埋了部分道路，這是高分三號衛(wèi)星9月5日獲取的遙感影像圖景。檢測到災(zāi)情后，當(dāng)?shù)負岆U救援力量迅速趕赴現(xiàn)場。

　　衛(wèi)星遙感是盡快掌握災(zāi)害狀況、監(jiān)測山體滑坡等次生災(zāi)害的重要技術(shù)手段之一。地震發(fā)生10分鐘后，接應(yīng)急管理部國家減災(zāi)中心和四川高分中心應(yīng)急需求，國家航天局對地觀測與數(shù)據(jù)中心第一時間啟動民商衛(wèi)星應(yīng)急響應(yīng)機制，協(xié)調(diào)調(diào)度高分三號01/02/03星、高分一號D星、高景一號等10余顆衛(wèi)星對地震災(zāi)區(qū)緊急成像。

　　當(dāng)天19時11分，高分三號衛(wèi)星成像獲取到震區(qū)SAR影像，第一時間分發(fā)給國家減災(zāi)中心、中國地震局地震預(yù)測研究所、四川高分中心和當(dāng)?shù)貞?yīng)急部門，相關(guān)單位迅速展開分析，獲悉災(zāi)區(qū)受損情況。

　　“地震發(fā)生后，我們根據(jù)受災(zāi)地天氣情況綜合研判調(diào)度，優(yōu)先安排以高分三號SAR衛(wèi)星（合成孔徑雷達衛(wèi)星）為主的成像觀測，同時輔以高分辨率光學(xué)衛(wèi)星成像。”國家航天局對地觀測與數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)應(yīng)用部副部長、研究員姚濤告訴記者。

　　據(jù)介紹，民商衛(wèi)星分屬不同部門和單位管理運行，此前各自運行，互不協(xié)同。2021年，國家航天局建立了民商航天指揮控制中心，統(tǒng)籌指揮調(diào)度民商航天衛(wèi)星資源，初步建立了民商航天應(yīng)急響應(yīng)機制，從而成體系地支持國家重大應(yīng)急需求。

　　“四川當(dāng)?shù)貧庀髼l件不佳，陰雨云霧天氣多。高分三號SAR衛(wèi)星不受云雨天氣影響，具有全天候、全天時的觀測能力，在洪澇、臺風(fēng)、地震等惡劣天氣條件下可以監(jiān)測淹沒面積、受損范圍和道路損毀情況等，是這次馳援災(zāi)區(qū)的‘主力’?！币f，高分三號共有13種工作模式，可以針對陸地、海洋等不同觀測條件和需求選擇相應(yīng)模式。在此次應(yīng)用的聚束模式下，它的分辨率可以達到1米。

　　“高分一號D星等高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星提供輔助，它們在分辨率上更具優(yōu)勢，在云層散開間隙等也能發(fā)現(xiàn)對災(zāi)區(qū)救援有價值的信息?！币f。

　　“高分一號D星、高分三號同屬高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項。高分衛(wèi)星觀測要素最全、響應(yīng)時間最快、協(xié)同觀測能力最優(yōu)，形成了體系化的應(yīng)急服務(wù)能力?！币e例，高分一號、二號、六號衛(wèi)星可在房屋損毀、橋梁垮塌、化工園區(qū)爆炸等方面發(fā)揮重要作用，高分四號衛(wèi)星在林火應(yīng)急中可連續(xù)監(jiān)測火情動態(tài)發(fā)展，高分五號衛(wèi)星可對水源地污染災(zāi)害進行監(jiān)測，高分七號立體測繪衛(wèi)星可在尾礦庫垮塌、滑坡泥石流監(jiān)測中大顯身手。

　　長期堅持、不斷創(chuàng)新，地震應(yīng)急科技產(chǎn)品經(jīng)歷了從無到有、由慢到快、由弱到強的跨越式發(fā)展

　　我國是世界上自然災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一，災(zāi)害種類多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，造成損失重。同時，我國又是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。

　　黨的十八大以來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)工作，全社會防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)能力建設(shè)取得顯著進展。

　　黨的十九屆三中全會確立了我國“大應(yīng)急”管理體系。2018年4月，新組建的應(yīng)急管理部掛牌成立，先后整合了原有11個部門的13項職責(zé)。經(jīng)過四年多的實踐檢驗，統(tǒng)一指揮、專常兼?zhèn)?、反?yīng)靈敏、上下聯(lián)動的中國特色應(yīng)急管理體系基本形成，新部門新機制新隊伍的優(yōu)勢逐漸得到彰顯。

　　防震減災(zāi)史，也是科技進步史。

　　趙翠萍回憶，汶川8.0級地震時，我國地震監(jiān)測剛剛進入數(shù)字記錄時代，臺站數(shù)量不足，監(jiān)測能力有限，數(shù)據(jù)處理大多依賴人工，科研人員無法及時獲取數(shù)據(jù)。余震序列處理能力跟不上震情研判要求，震源機制解、震源破裂過程還停留在科學(xué)研究層面，尚未納入震后應(yīng)急工作發(fā)揮作用。

　　談及這些年來的進步，蘇金蓉告訴記者，從觀測臺站的數(shù)字，可見一斑。2008年汶川8.0級地震時，四川共有臺站52個；2013年蘆山7.0級地震、2017年九寨溝7.0級地震時，這個數(shù)字分別增長為234、402個；到了2021年，四川預(yù)警系統(tǒng)共有臺站2246個，增加了40多倍。

　　不僅如此，監(jiān)測能力、產(chǎn)出速度也有了很大提升。2008年，四川地震臺只能對3.5級以上地震作出處置，如今全省平均1.6級就可以處置，瀘定6.8級地震的余震甚至能監(jiān)測到1級以下地震。2008年汶川8.0級地震時，最快處理出地震參數(shù)需要13分鐘，2013年蘆山7.0級地震55秒產(chǎn)出自動速報結(jié)果，2021年瀘縣6.0級地震，震后4.8秒就已對外發(fā)布地震預(yù)警信息。

　　“科研要急國家之所急，還要先走一步。”中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院地球物理研究所首任所長趙九章這句話給房立華留下深刻印象。在房立華看來，地震科技創(chuàng)新必須始終面向國家需求、面向國際前沿開展研究。“十多年來，我們的地震應(yīng)急科技產(chǎn)品，比如地震破裂過程圖、震源機制圖、地震動參數(shù)圖、儀器地震烈度圖和余震序列精定位圖等系列產(chǎn)品，經(jīng)歷了從無到有、由慢到快、由弱到強，由人工到自動再到智能化的跨越式發(fā)展，應(yīng)急科技產(chǎn)品不斷豐富，產(chǎn)出速度和準(zhǔn)確度不斷提升。這都是長期堅持、不斷創(chuàng)新的結(jié)果?！?/p>

　　“經(jīng)過十多年發(fā)展，我國在高分衛(wèi)星應(yīng)用方面徹底扭轉(zhuǎn)了長期依賴國外遙感數(shù)據(jù)的局面，衛(wèi)星數(shù)據(jù)自給率達90%以上?！币Q，高分專項實施之前，中國的衛(wèi)星數(shù)量還相對少。2008年汶川地震發(fā)生時，我們還需依靠國際上提供衛(wèi)星數(shù)據(jù)支持。如今，高分一號、二號、三號和四號衛(wèi)星相繼加入“空間與重大災(zāi)害國際憲章”，已有效響應(yīng)全球36個國家和地區(qū)的上百起重大災(zāi)害。