目前，世界上許多地震多發(fā)國(guó)家和地區(qū)正在運(yùn)行或測(cè)試地震預(yù)警系統(tǒng)，而國(guó)內(nèi)通過(guò)數(shù)年的地震預(yù)警可行性研究和多個(gè)示范系統(tǒng)驗(yàn)證，自2015年啟動(dòng)“國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程”項(xiàng)目，2018年6月該項(xiàng)目進(jìn)入實(shí)施階段，2021年7月部分區(qū)域開(kāi)始“先行先試”，正式對(duì)外開(kāi)展地震預(yù)警信息服務(wù)。經(jīng)過(guò)近1年的試運(yùn)行，先后對(duì)多次破壞性地震進(jìn)行了較為成功的處理。但是，由于該項(xiàng)目是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)性工程，涉及到多個(gè)環(huán)節(jié)，誤報(bào)和漏報(bào)在所難免。通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段已出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，進(jìn)而改進(jìn)軟件系統(tǒng)、優(yōu)化決策策略，目前系統(tǒng)已進(jìn)入較為穩(wěn)定的運(yùn)行階段。在此時(shí)段內(nèi)，于2022年6月1日發(fā)生了四川蘆山M6.1級(jí)地震，系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行了較為成功的全鏈條處理，通過(guò)對(duì)其核心處理和預(yù)警信息發(fā)布結(jié)果進(jìn)行全面的分析與研究，可為下階段的系統(tǒng)優(yōu)化與改進(jìn)提供基礎(chǔ)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

中國(guó)地震局地球物理研究所彭朝勇研究員團(tuán)隊(duì)首先從地震臺(tái)網(wǎng)布局、所用設(shè)備類(lèi)型、數(shù)據(jù)通訊模式、軟件系統(tǒng)架構(gòu)、預(yù)警決策策略、信息發(fā)布規(guī)則等方面對(duì)國(guó)家地震預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后，結(jié)合2022年四川蘆山M6.1級(jí)地震，從震源參數(shù)實(shí)時(shí)持續(xù)確定、理論與實(shí)際預(yù)警信息發(fā)布性能等角度對(duì)其預(yù)警效能進(jìn)行了全面的剖析。對(duì)于該次地震，預(yù)警系統(tǒng)共發(fā)出了五次警報(bào)，第一報(bào)于震后5.7 s生成，其震中位置和發(fā)震時(shí)刻估算結(jié)果相當(dāng)準(zhǔn)確，震中與發(fā)震時(shí)刻偏差僅為1.3 km和0.1 s、深度偏差小于1 km。終報(bào)則在震后16.5 s發(fā)布，估算得到的震級(jí)為M6.1，與臺(tái)網(wǎng)中心目錄結(jié)果一致。

在預(yù)警信息發(fā)布時(shí)效性方面，從臺(tái)站烈度預(yù)測(cè)的角度來(lái)看，通過(guò)預(yù)警時(shí)間定義和相應(yīng)的預(yù)警烈度閾值設(shè)定，可以清晰的得出各個(gè)臺(tái)站的理論預(yù)警時(shí)間，臺(tái)站距離震中越近，獲得的潛在預(yù)警時(shí)間越短。震中20 km范圍內(nèi)基本都屬于盲區(qū)，也就是說(shuō)，本次地震的強(qiáng)烈度區(qū)域（＞7度）基本都在盲區(qū)范圍內(nèi)，而在距離震中20-50 km范圍，地面震動(dòng)仍然強(qiáng)烈（6-7度），在該范圍內(nèi)可獲得的理論預(yù)警時(shí)間在1-10 s之間。對(duì)于遠(yuǎn)離震中的區(qū)域（＞50 km），其地面震動(dòng)在輕微和中等強(qiáng)度范圍，預(yù)警時(shí)間明顯較長(zhǎng)，絕大部分都在10 s以上。但是，從實(shí)際的預(yù)警終端響應(yīng)結(jié)果來(lái)看，與理論值相差較遠(yuǎn)，盲區(qū)范圍半徑接近30 km，究其原因主要是由于預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)未考慮各終端震中距遠(yuǎn)近和終端本身的喚醒延時(shí)導(dǎo)致。

從整個(gè)處理結(jié)果來(lái)看，盡管暴露出一些需要在未來(lái)升級(jí)中進(jìn)一步優(yōu)化的問(wèn)題，該系統(tǒng)在大多數(shù)方面都表現(xiàn)出了較好的性能，具有持續(xù)、可靠的地震事件檢測(cè)和預(yù)警信息發(fā)布能力。

圖1 國(guó)家地震預(yù)警系統(tǒng)軟件處理架構(gòu)

圖2 2022年M6.1級(jí)蘆山地震（a）第一報(bào)和（b）最終預(yù)警響應(yīng)結(jié)果分布

本研究的創(chuàng)新之處提現(xiàn)在：1. 依托地震事件數(shù)據(jù)、預(yù)警系統(tǒng)處理日志、預(yù)警信息生成策略、終端響應(yīng)日志等內(nèi)容，形成了一套較完整的預(yù)警系統(tǒng)性能分析方法，為后期預(yù)警系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ)支持；2. 從臺(tái)站烈度預(yù)測(cè)和實(shí)際終端響應(yīng)兩個(gè)角度，通過(guò)對(duì)比分析理論預(yù)警時(shí)間和終端實(shí)際響應(yīng)結(jié)果，可以有效發(fā)現(xiàn)在預(yù)警信息發(fā)布鏈條中存在的問(wèn)題。獲得的分析結(jié)果為“國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程”項(xiàng)目軟件的優(yōu)化與升級(jí)提供了技術(shù)支撐，形成的預(yù)警系統(tǒng)性能分析方法為后期研制自動(dòng)化的預(yù)警系統(tǒng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)支持。

研究成果2022年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Remote Sensing》（Chaoyong Peng, Peng Jiang, Qiang Ma, Jinrong Su, Yichuan Cai, Yu Zheng. 2022. Chinese nationwide earthquake early warning system and its performance in the 2022 Lushan M6.1 earthquake. Remote Sensing, 14, 4269, https://doi.org/10.3390/rs14174269）。研究受北京市自然科學(xué)基金（8202051）和中國(guó)地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)（DQJB20R14，DQJB20B17）共同資助。

【作者簡(jiǎn)介】

彭朝勇，博士，研究員，“國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程”項(xiàng)目副總工，中國(guó)地震局骨干人才。主要從事實(shí)時(shí)地震學(xué)研究，涵蓋地震預(yù)警、烈度速報(bào)、測(cè)震流動(dòng)觀測(cè)技術(shù)等。先后主持各類(lèi)科研項(xiàng)目二十余項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇。