電視和收音機突然播放警報聲：“嘀……嘀……嘀……嘀……。請注意強烈振動！”。這就是日本開發的、趕在感覺到震動前發布通知的“緊急地震速報”。在2011年3月11日發生東日本大地震以后，相信很多日本人聽到這個聲音后都會精神緊張。

　　“緊急地震速報”是日本氣象廳提供的警報系統之一。當推測地震的最大震級會達到5級以上時，該系統就會向有可能發生4級以上強震的地區發出警報。

　　從警報的發送次數來看，從3月11日發生東日本大地震到4月28日上午，日本氣象廳共發布70次以上的警報。2009年的發送次數只有3次，2010年也不過5次，由此可見此次震災的規模之大。

　　備受關注的緊急地震速報究竟是以怎樣的機制運行的呢？本文將為讀者介紹一下緊急地震速報系統的現狀。

2006年開始投入使用

　　緊急地震速報服務于2006年開始向企業提供。2007年10月起開通了面向普通消費者的服務。

　　工作原理如下。日本氣象廳和防災科學技術研究所配備在各地的地震儀捕捉到地震的初期微震P波（primary wave）后，在主震S波（secondary wave）到來之前發出速報（圖1）。P波的傳播速度一般為約7km/s，比S波（約4km/s）傳播速度快，利用這種時間差，及早提醒人們做好防范。日本氣象廳通過分析P波的數據，在幾秒內推測出地震規模和波及范圍，并向對象地區發出警報。
 

 

圖1：緊急地震速報工作原理 在震源附近測量地震波（P波，初期微震）以推斷震源、規模及震級等。在地震引起的強烈震動（S波，主震）開始之前發出速報，發送給電視、收音機、手機、防災行政無線及專用接收終端等。

　　日本的廣播電視在收到氣象廳發出的警報后，立即通過電視和收音機進行播報。并通過手機運營商發送給手機用戶。采用的是由基站端單向發出信息、強制所有對象手機接收的“播報通知功能”。由于通過不同于普通通話和數據通信的優先路徑發送，因此不會受到頻帶擁擠和數據包集中所帶來的延遲的影響。

　　緊急地震速報中使用的地震儀設在日本全國約1000個網點（圖2）。其中，氣象廳設置的多功能型地震儀約有200個網點。地震儀由Takamisawa Cybernetics和明星電氣供貨。地震儀尺寸跟電飯煲的內膽相當，其中配備有3軸加速度計。過去采用的是速度計，但發生巨大地震時速度計被震斷的話就不能測量了，因此改成了用加速度計測量運算的方式。
 

 

圖2：全國約1000個網點設有地震儀 緊急地震速報中使用的地震儀設在氣象廳的約200個網點（圖中的紅點）和防災科學技術研究所運營的高靈敏度地震觀測網（Hi-net）的約800個網點（圖中的黃點）。（本圖由日本氣象廳提供）

浮現出的課題

　　雖然得益于緊急地震速報，有人能在地震中確保安全，但該系統的問題也日益突出。首先是“誤報”多。據氣象廳介紹，東日本大地震后的70次警報中，有44次是不準確的速報。其次是該系統在支持智能手機方面還進展緩慢。

　　首先是誤報問題，日本氣象廳指出原因在于“兩個小規模地震同時在接近的區域發生時，緊急地震速報系統會把它當作一次大地震給出預測值”。因此，不僅要提高系統準確度，還要增設地震儀以掌握更加詳細的情況。“‘未捕捉到地震波’這種信息也是重要數據”（氣象廳）。

　　支持智能手機方面，知名手機運營商正在加快腳步。比如，軟銀移動將使2011年夏季款中除部分機型外的所有終端支持該系統。

　　NTT DoCoMo到夏季，將使現有智能手機支持發送緊急地震速報的機制“Area Mail”。擬于2011年冬季發布的支持LTE服務“Xi”的智能手機將能夠使用基于Area Mail新方式“ETWS”的緊急地震速報。“通過導入ETWS，發送時間將能夠縮短1～2秒”（NTT DoCoMo代表董事社長山田隆持）。KDDI也表示“今后所有機型都將支持該系統”（KDDI代表董事社長田中孝司）。

防備大地震的發生

　　除緊急地震速報外，強化海嘯速報體制也是重要課題。目前，大部分的做法是根據陸上地震儀的數據來推測海嘯。“在盡量靠近震源的海上觀測地震比什么都重要”（東京大學生產技術研究所海中工學國際研究中心教授浦環）。因為如果能在靠近震源的海底觀測到地震，那么發生地震時能贏得10秒左右的避難時間，發生海嘯時能贏得10分鐘左右的避難時間（圖3）。如果能有10分鐘時間，向高處逃生的可能性也會增大。
 

圖3：盡量靠近震源進行觀測 在海底設置地震海嘯儀，模擬了P波的到達時間（南海地震時）（a）。黃線上的數字表示P波到達所需要的秒數。地震海嘯儀“DONET2”的電纜和觀測點（圖中的藍點）的設置場所現在正在調整。如果在海底設置觀測網，與使用陸上觀測網相比，能夠更快通報地震和海嘯（b，c）。另外，串本和室戶岬深入斷層內，因此海嘯到達時間為零，但實際上會稍晚到達。（圖由JAMSTEC繪制）

　　日本氣象廳已在御前崎海底設立了地震海嘯觀測點，與緊急地震速報系統相連。這被叫做“在線型”，用一根海底電纜直接連接到地震儀和海嘯儀上使用。

　　另一種是以日本海洋研究開發機構（JAMSTEC）為中心正在開發的“節點型”。其通過名為“節點”的分支裝置配置各種傳感器。正準備作為“地震海嘯觀測監測系統（DONET1）”設在紀伊半島的熊野灘上。另外，臺灣也啟動了類似的項目。以上系統均由NEC制造。

　　節點型系統的特點是，從面上設立觀測點，提高了預報的準確度（圖4）。現在，在紀伊水道海域正考慮設置“DONET2”，目標是配合DONET1，將東海、東南海、南海地震所造成的損害降至最小。

圖4：節點型系統“DONET1”的概要 JAMSTEC從2006年起，已在紀伊半島的熊野灘上設置了20個觀測點。獲得的地震和海嘯數據不僅傳給JAMSTEC，還傳給了日本氣象廳等。（圖由JAMSTEC繪制）