“地震报警器”:真能预报地震?
“P波(纵波),地震来了!”3月12日下午4点25分,在四川省青川县地震局,一个挂在墙上外形酷似收音机的银色盒子,突然传来这样的语音信号。大约过了3-5秒,这个盒子又传出“S波(横波),地震警报!”的语音信号。
这个银色的“家伙”,是由“海龟”博士后王暾研发的“地震报警器”。报警器的工作原理为其内部所装的地震检测装置(加速度传感器)获取地震信号,微型计算机对这些信号进行分析并消除干扰,然后触发语音报警。3月30日,四川省科技厅组织了中国地震局、四川省地震局、成都理工大学、电子科技大学等方面的专家,对报警器进行了鉴定。专家们认为,王暾研发的地震报警器,可以自动识别地震纵波和横波,对地震烈度进行判定和报警,处于国内领先水平。
王暾告诉《北京科技报》,地震发生的时候,同时产生纵波和横波,但这两个波的传播速度不一样。一般来说,纵波的速度快,所以总是比横波先到达地面。这个概念就好比闪电和雷声同时发生,人们总是先看见闪电,再听见雷声。纵波的速度虽然快,但其破坏力相对于横波而言,要小得多。因此,如果在检测到纵波的时候,能及时发出警报,就可以抢在破坏力很大的横波到来之前,采取一些应急的措施,避免更多的悲剧发生。
“‘地震报警器’打的就是纵波和横波的时间差。”王暾说,这个时间差跟震源的距离有关。离震源越远,时间差越大。举个例子来说,如果某所学校离震源的距离为200公里,这个时间差大约为25秒。利用这个时间,可以采取有效的疏散措施,让更多的师生跑出去。
“在国内,也有很多类似的‘地震报警器’申请了专利。”四川省地震局应急救援处副处长龚宇说,绝大多数地震报警器在检验震动强度的时候,常常过不了关。也就是说,只要一有震动,这些地震报警器就就会发出警告信号,比如,一旦有人在搞装修,或者有人在户外放鞭炮,‘地震报警器’就有可能因误报发生扰民的情况。在这种情况之下,报警器其实失去了报警的功能。
在中国地震局工程力学研究所,有一台地震模拟振动台,可以模拟各种地震的振动。经检测,王暾研发的“地震报警器”在水平和竖直方向上,当加速度达到事先给出的加速度时,会发出语音报警。“通过这个检测,说明这款报警器在物理硬件上、理论上、技术上都是行得通的。”龚宇说。
虽然通过了地震模拟振动台的检验,但“地震报警器”在青川县地震局试用的时候,却曾出现过不同程度的误报现象。为此,王暾做了进一步改进,对安装在青川县地震局的4个“地震报警器”,他采取了无线联网的手段。这意味着,只有两个以上的报警器感应到地震波,才会发出警报信号。再次试用的时候,使用“测试”档位,青川县发生过4级以上地震1次,报警器迅速做出了反应,及时发出警报,没有发现有报警器误触发现象。
王暾认为,自己研发的“地震报警器”,具有一定的预警功能。但评审专家并没有完全予以支持和肯定。
“从民用的角度来讲,‘地震报警器’只能认定为报警,还不能认定为预警。”成都理工大学信息工程学院教授罗运先说,所谓地震预警,是指在地震发生后,提前对地震波还未到达的地方进行预警。严格来说,就是具有预报地震的含义。而根据“地震报警器”的设计原理,主要是在检测到纵波后,做出的相应反应。这意味着,地震波已经到达,就好像火警报警器感应到烟雾发出警告一样。
“此外,纵波和横波之间的时间差,其实是非常短暂的,而且离震源越近,时间差就越小。比如,青川县发生4.7级地震的时候,安装在青川县地震局的‘地震报警器’,发出的纵波警报信号和横波警报信号之间的时间差,只有短短3秒钟。”罗运先说,且不说这几秒钟对人逃生能起多大作用,如果仅凭这几秒时间就认定“地震报警”器具有预警功能,就很容易误导老百姓,到时恐怕会引起更为复杂的社会问题。
罗运先同时也指出,虽然这个时间差对人逃生起的作用可能不大,但是如果用作重大工程预警系统,“地震报警器”具有一定的可行性。比如,在天然气管道、高速列车上布设这种报警器,可以通过联网形成一个预警网络,当地震超过给定的限值时,相关设备可以自动关闭。这样,天燃气就不会泄露,高速运行的列车也会自动停止工作,减少损失。
2007年10月,日本推出全球首个“紧急地震速报”系统,沿岸地底安装了1000个感应器。龚宇认为,如果要使用像日本那样的感应器,感应器的成本就非常昂贵。而且还要设立专门的观测墩。建成一个感应器,少说也要20多万,而且单个使用是没有用的,必须大规模的布设才行。“日本的国土面积不大,全国铺设了1000多台,我国的面积比日本大得多,如果全面铺设,其成本可想而知。”
“王暾研发的‘地震报警器’,由于在仪器内安装了芯片,这使得成本和造价大大减小,毛病就是对精度有一点点牺牲。如果精度能够再提高一些,达到专业水平,我们完全可以像日本那样,铺设一个覆盖全国范围内的地震烈度速报网络。”龚宇说,这个研发的设备便宜,而且也比较小巧,在家庭使用大量普及的情况下,很容易将其开发成烈度速报网络。当然,这个必须通过国家政策强制性推广才能完成,就像火警报警器一样,谁也不会自己在家里安个火警报警器。