災害預警
2021.06.19 重慶
大家好，我是王暾，成都高新減災研究所的負責人。在過(guò)去十三年里，我一直在做一件事情，那就是災害預警。剛開(kāi)始的時(shí)候，我們是從地震預警起步的，這個(gè)短片是我們工作十幾年的一個(gè)成果。
曾經(jīng)我也是在國內外快樂(lè )求學(xué)的人，剛開(kāi)始的時(shí)候，我在浙江大學(xué)讀了本科，之后在中科院力學(xué)所和康涅狄格大學(xué)各拿到了一個(gè)博士學(xué)位，再之后我就到了奧地利從事理論物理的博士后工作。
我在奧地利的時(shí)候，汶川地震發(fā)生了，產(chǎn)生了重大的人員死傷。我相信當時(shí)我們中國人都在問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，我能為地震做點(diǎn)什么？捐款捐物或者其他的科技創(chuàng )新？那有兩個(gè)博士學(xué)位的我能為我們國家做點(diǎn)什么呢？
想要做地震預警
我是四川達州人，以前我從來(lái)沒(méi)想到過(guò)四川會(huì )發(fā)生這么大的地震。我以前所從事的學(xué)習研究其實(shí)跟地震沒(méi)關(guān)系，然后我查閱文獻，發(fā)現日本在汶川地震之前，2007年已經(jīng)開(kāi)始了面向日本全國的地震預警服務(wù)，能夠在地震發(fā)生后造成更大災難前，向人們發(fā)出警報。
當時(shí)我就想，怎么能夠讓中國在下一次大地震的時(shí)候也有預警呢？能不能讓我們中國人也在地震災難前收到警報？
在汶川地震的當天晚上，我就決定回國來(lái)從事這個(gè)工作，然后在2008年6月份我回到成都，注冊了“成都高新減災研究所”。
可能有人會(huì )說(shuō)，為什么這么著(zhù)急？因為地震在實(shí)驗室里面模擬不了，只能用天然的地震來(lái)進(jìn)行地震預警的技術(shù)實(shí)驗。平常是沒(méi)有什么地震的，所以只能靠汶川地震的余震來(lái)進(jìn)行技術(shù)實(shí)驗。
當時(shí)我也很擔心，因為地震過(guò)后的余震不一定能持續多久，比如2015年尼泊爾發(fā)生了一個(gè)8.1級地震，它主要的余震只持續了一個(gè)月就沒(méi)有了。
當時(shí)我就在想，汶川地震的余震能持續多久呢？余震基本上沒(méi)有什么傷害，但是它又是進(jìn)行技術(shù)實(shí)驗和社會(huì )實(shí)驗的一個(gè)條件。
所以我就想著(zhù)趕快回來(lái)，趕快組建團隊來(lái)進(jìn)行實(shí)驗。當然大家可能又會(huì )想問(wèn)，那你為什么不到地震局或者是到學(xué)校、中科院去做這些研究呢？
我當時(shí)主要還是為了搶在余震消失之前做一些工作，如果我去申請這些崗位，可能需要花半年或者更長(cháng)的時(shí)間，尤其是我自己還沒(méi)有地震方面的背景。
然而遇到的第一個(gè)問(wèn)題是，沒(méi)錢(qián)。我和我的老師同學(xué)說(shuō)，我想回國做地震預警，我出50萬(wàn)，你們再幫我籌點(diǎn)錢(qián)，結果他們出了250萬(wàn)，一共三百萬(wàn)，對當時(shí)的我來(lái)說(shuō)這是一個(gè)天文數字。
然后我就用這些錢(qián)進(jìn)行團隊的組建，技術(shù)的實(shí)驗，買(mǎi)了一些裝備，沒(méi)想到這三百萬(wàn)我們很快就花完了。后來(lái)有人說(shuō)，王暾，你干嗎不拿這錢(qián)去買(mǎi)房子呢？買(mǎi)了房子可能現在已經(jīng)升值了很多倍了。但是如果是這樣的話(huà)，可能我今天就不會(huì )站在臺上跟大家分享了。
我們遇到的第二個(gè)問(wèn)題是招不到人。一個(gè)民營(yíng)的單位來(lái)做地震預警的工作，大家就會(huì )想，恐怕是騙人的吧？去人才市場(chǎng)招聘的時(shí)候，我就被求職者當成了騙子。所以剛開(kāi)始的時(shí)候，我們招人很困難。
還有一個(gè)問(wèn)題是，當時(shí)還不被社會(huì )理解。有人說(shuō)，地震預警只有幾秒到幾十秒的預警時(shí)間，這有用嗎？只有幾秒到幾十秒，你站在25樓，你能跑得下去嗎？不能。
還有人說(shuō)，中國地震局都沒(méi)做出地震預警來(lái)，你能做出來(lái)嗎？就算你是一個(gè)博士，中國地震局的博士多了，它都沒(méi)做出來(lái)，你一個(gè)民營(yíng)單位怎么能做得出來(lái)？
就算你做出來(lái)了，汶川地震發(fā)生過(guò)后，有專(zhuān)家說(shuō)一千年都不會(huì )再發(fā)生大的地震了，那做了還有什么用呢？面對這些問(wèn)題，我們本著(zhù)科學(xué)的精神一個(gè)一個(gè)來(lái)分析和解決。
一開(kāi)始，我認為地震預警只是科技問(wèn)題
首先我們來(lái)了解一下我國的地震情況，中國確實(shí)是地震很多的國家。我國位于世界兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，受到了太平洋板塊、印度板塊和菲律賓板塊的擠壓，地震頻發(fā)。要特別注意，比如成都以西的地方其實(shí)全是地震帶，因為有印度板塊跟歐亞板塊之間的對撞。
作為一個(gè)科學(xué)工作者，一開(kāi)始我認為地震預警只是一個(gè)科技問(wèn)題，于是我們就開(kāi)始搞技術(shù)。
地震預警就是利用電波比地震波傳播得快的原理，當正在發(fā)生地震的時(shí)候，能夠對還沒(méi)有被地震波及的區域發(fā)出警報。什么叫波及？就像是扔一個(gè)石頭到水里去，你會(huì )發(fā)現水波在往外波動(dòng)，其實(shí)地震波也是一樣的。
就像汶川地震的時(shí)候，很多人真的看見(jiàn)地面在上下地晃動(dòng)。
地震預警利用的時(shí)間就是地震波從震中傳到用戶(hù)所在地點(diǎn)的傳播時(shí)間，減去系統響應的時(shí)間。傳播時(shí)間往往只有幾秒到幾十秒，所以預警時(shí)間也只有幾秒到幾十秒。
為了實(shí)現地震預警，就需要在可能發(fā)生地震的區域安裝大量的傳感器，當地震波從地下波及到地面上的時(shí)候，這些傳感器就能夠監測到。
我們進(jìn)行了一系列的創(chuàng )新，包括也許看起來(lái)是很簡(jiǎn)單的一件事情就是，我們在全球率先將地震預警的監測儀器固定在墻上。
地動(dòng)監測儀放在墻上其實(shí)有點(diǎn)反常規，但往往創(chuàng )新就是反常規。當把這些信息傳到預警中心過(guò)后，預警中心的軟件服務(wù)器就會(huì )自動(dòng)分析這些數據，然后發(fā)現是大的地震的時(shí)候，就能夠通過(guò)手機、電視和專(zhuān)用終端向民眾和重大工程，包括學(xué)校、社區、電視等等發(fā)出警報，以便減少人員傷亡，減少次生災害。
傳統的地震過(guò)后，我們總是會(huì )知道震中位置在哪兒，發(fā)震時(shí)刻在什么時(shí)候，發(fā)生了多大震級的地震，這些就叫地震的三要素，就像汶川地震發(fā)生在2008年5月12號14點(diǎn)28分，八級。
此外還有兩個(gè)重要因素，預警時(shí)間，就是指地震還沒(méi)有波及的地方還有多長(cháng)時(shí)間抵達，就是你們會(huì )聽(tīng)到的倒計時(shí)。
預估烈度，就是晃動(dòng)程度。一個(gè)地震只有一個(gè)震級，但是對不同的方位或者距離的地點(diǎn)，它會(huì )有不同的烈度，烈度就是晃動(dòng)的程度，就跟一個(gè)電燈只有一個(gè)瓦數一樣，但是你的電燈在不同的距離會(huì )有不同的亮度。
當時(shí)我們覺(jué)得只要把技術(shù)搞出來(lái)了，自然就能把這樣的警報提供給老百姓了。但是萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)想到，當有了地震預警的技術(shù)體系，并且能夠產(chǎn)生預警信息后，要把這些預警信息傳到老百姓那去卻是非常非常難的，這個(gè)難度甚至遠遠超過(guò)當時(shí)做地震預警技術(shù)開(kāi)發(fā)的難度。
如何將預警信息傳給人們？
比如我們剛開(kāi)始是用短信給老百姓提供一點(diǎn)試驗性的服務(wù)，就經(jīng)歷了批評。2013年4月20號蘆山發(fā)生七級地震的時(shí)候，主震預警的效果很好，但是余震很多，一個(gè)接一個(gè)，我們的預警系統就一個(gè)短信接一個(gè)短信地發(fā)，結果早上的地震下午還在發(fā)短信，所以有人就批評我說(shuō)，王暾，你那叫什么預警系統？你那是馬后炮。
當然這是一個(gè)小小的技術(shù)問(wèn)題，但是還有一個(gè)問(wèn)題是，中國之前沒(méi)有地震預警這個(gè)概念，沒(méi)有標準和法規，在汶川地震的時(shí)候什么都沒(méi)有，真的是一張空白的紙。
比如說(shuō)“大震跑不了，小震不用跑”，這些都是錯誤的觀(guān)念。比如你的地震預警信息會(huì )不會(huì )誤報呢？它安全嗎？會(huì )不會(huì )引起恐慌呢，萬(wàn)一老百姓收到預警后馬上跳樓怎么辦？這都是現實(shí)的問(wèn)題，也是我們要好好考慮的問(wèn)題。
比如你們剛才聽(tīng)見(jiàn)的倒計時(shí)，為什么不能夠直接喊“地震了，趕快跑吧”？因為在沒(méi)有被充分科普的情況下會(huì )產(chǎn)生混亂，很可能真會(huì )有踩踏等等事件。
為了把這樣的預警信息充分地傳遞到老百姓那兒去，哪怕是小小的細微的信息，都是我們要研究的。我們需要解決很多問(wèn)題，需要一個(gè)接一個(gè)地去填補這些空白。
我們進(jìn)行了試點(diǎn)試驗，讓志愿者來(lái)參加給我們反饋，志愿者的年齡在18歲到60歲之間，同時(shí)我們也在學(xué)校里，在電梯里面進(jìn)行了試驗等等。
到后來(lái)我們自然就不用短信了，也研發(fā)了地震預警的app，但是平常其實(shí)沒(méi)什么人來(lái)下載我們的app。災害都是小概率事件，大家其實(shí)平常懶得關(guān)心這件事，但是地震后可能就會(huì )說(shuō)我為什么沒(méi)有收到呢？或者我怎么才能收到呢？
當然到今天為止，我們的app下載的次數大概在五千萬(wàn)，已經(jīng)很多了，但是那還不夠，我們希望的是地震預警或者災害預警能夠服務(wù)到每一個(gè)老百姓，讓每個(gè)老百姓在地震災難前都能收到警報。
怎么能讓大家都裝上這個(gè)app呢？這也是我們需要解決的一個(gè)關(guān)鍵難題。于是后來(lái)，我們就將這樣的功能直接內置到手機操作系統中，買(mǎi)了手機就有了。
2019年6月17日，兩年前四川宜賓長(cháng)寧發(fā)生了地震，就是剛才最開(kāi)始大家看見(jiàn)的短片，那個(gè)新聞?dòng)绊懞艽?，?5億人次的觀(guān)看和閱讀。
于是小米公司的人就看見(jiàn)了這個(gè)新聞，然后我們就聯(lián)想，能不能把這樣的功能內置到小米手機里面去呢？后來(lái)經(jīng)過(guò)溝通實(shí)現了，它成為了全國首個(gè)內置了地震預警功能的手機，非常難得。
然后帶動(dòng)了vivo、oppo、華為等手機，以及TCL、康佳等彩電也都相繼內置了地震預警功能。
剛才大家已經(jīng)聽(tīng)過(guò)了長(cháng)寧地震預警的聲音，其實(shí)一共有三種警報聲。
如果大家真的聽(tīng)見(jiàn)每次報數中間有兩次“滴滴”聲的警報，那就表明房子可能會(huì )被破壞，需要緊急逃生。
如果只聽(tīng)見(jiàn)了報數間隔中有一次“滴”聲的警報，那就表明可能只有強烈晃動(dòng)但是不會(huì )有破壞，天花板可能會(huì )掉下來(lái)，家具可能會(huì )倒下來(lái)，需要避險。
如果連滴聲都沒(méi)有聽(tīng)見(jiàn)，那就是可能有晃動(dòng)但是一定不會(huì )有破壞的警報。
我們再看一下電視預警的效果，也是在長(cháng)寧地震的時(shí)候。這是成都的民眾當時(shí)聽(tīng)見(jiàn)的電視警報：
“滴”聲的警報
我們還在很多地方安裝了大喇叭。這是2014年，這個(gè)學(xué)校剛剛裝了地震預警警報不久，當時(shí)的一些學(xué)生聽(tīng)見(jiàn)大喇叭警報的一個(gè)影像，我們來(lái)看看他們的反應。
當時(shí)他們正在準備高考，所以桌子上有很多書(shū)，這些同學(xué)都說(shuō)，咋啦？他們很意外。還有個(gè)別的學(xué)生穩坐釣魚(yú)臺，但是倒計時(shí)結束，桌子在晃動(dòng)的時(shí)候，這兩個(gè)學(xué)生還是蹲下去了。
這其實(shí)是一次演習，但是也說(shuō)明如果收到警報時(shí)，我們一定要想這是真的地震，不要去猶豫。
在黨和政府的支持下，減災所與廣電、手機、電視等廠(chǎng)家合作，打通了極難打通的地震預警的“最后一公里”，將預警信息傳到老百姓那兒去。
將預警信息傳到社會(huì )上去，涉及到了公共安全問(wèn)題，一定是要在當地政府領(lǐng)導的支持下才能干成的。比如成都市前兩年開(kāi)通了電視預警，那就是要成都市市長(cháng)的直接支持才行，否則我是做不到的。
到今天為止，在這些努力和支持下，中國已經(jīng)建立了具有7500個(gè)傳感器的地震預警傳感器網(wǎng)絡(luò )，覆蓋了中國地震區人口的90%，成為了全球最大的地震預警網(wǎng)。
地震預警有用嗎？
當然仍然會(huì )有一些問(wèn)題，地震預警只能提前幾秒到幾十秒，那有用嗎？
如果沒(méi)有地震預警，首先地震發(fā)生后，地震波會(huì )波及到我們腳底下，我們會(huì )感受到所處環(huán)境有晃動(dòng)，需要先去判斷是否異常，確認是地震了，然后才會(huì )去判斷我該怎么辦，再去避險。
但是如果有了預警，就會(huì )是這樣子的：地震發(fā)生，離震中只有幾公里或者十幾公里的傳感器會(huì )監測到地震波，然后預警中心收到信息迅速作出判斷，發(fā)出指令，向震中周邊的民眾的電視、手機、大喇叭發(fā)出警報。
對于還遠遠沒(méi)有被地震波及的區域的人發(fā)出警報，可以節約地震波傳播的時(shí)間以及人判斷的時(shí)間這兩個(gè)時(shí)間，可以直接避險。
有研究表明，三秒鐘的預警時(shí)間可以減少人員傷亡的比例是14%，十秒鐘是39%，二十秒是63%。
在汶川地震時(shí)如果有預警系統，就可以給北川31秒的預警時(shí)間，因為它離震中140公里，可以給青川55秒的預警時(shí)間，也可以給成都18秒和汶川縣7秒鐘的預警時(shí)間。有了這些時(shí)間，可以減少兩到三萬(wàn)的人員死亡，避免兩到三萬(wàn)個(gè)家庭的生死離別。
當然地震預警會(huì )有盲區，震中周邊一定的范圍，比如說(shuō)20公里范圍內的人，總是會(huì )先感受到晃動(dòng)，才會(huì )收到警報，這就是預警盲區，盲區肯定是越小越好。日本的盲區半徑是30公里，而我們的做到了21公里。
我們可以再看一段學(xué)生收到警報的效果，這是四川宜賓的另外一個(gè)地震，預警時(shí)間只有14秒。
總之，我們的系統到目前為止已經(jīng)連續預警了63次破壞性地震，填補了6項國際空白，25項國內空白，研發(fā)了10項世界首創(chuàng )的地震預警技術(shù)。
全球現在有6個(gè)國家具有地震預警能力，其中三個(gè)國家都是用了我們的技術(shù)。
那么地震預警會(huì )有誤報嗎？是的，理論上有。比如日本是誤報過(guò)9.1級地震和7.8級地震的，它這樣一誤報，高鐵就停下來(lái)了，地鐵也會(huì )停下來(lái)，商場(chǎng)會(huì )馬上緊急疏散，學(xué)生也會(huì )馬上疏散。
當然比較幸運的是，我們的成果到今天為止，過(guò)去十年來(lái)還沒(méi)有誤報過(guò)（當然也有可能話(huà)音未落明天就誤報了）。我們曾經(jīng)非常非常擔心會(huì )有誤報，但現在我們有理由相信，未來(lái)的十年我們誤報的概率很小。所以說(shuō)你們要是聽(tīng)見(jiàn)這樣的倒計時(shí)警報，一定要想它是真的，緊急避險，不要猶豫。
剛才我們說(shuō)到在中國裝了7500個(gè)傳感器，覆蓋了230萬(wàn)平方公里，覆蓋了中國地震區人口的90%。但是你們馬上會(huì )想，剩下的幾百萬(wàn)平方公里怎么辦？
我們沒(méi)錢(qián)布置更多的設備，但是過(guò)去幾年我們做了一個(gè)工作，就是用手機里面的傳感器來(lái)實(shí)現地震預警的監測。
我相信在座的很多同學(xué)應該都用過(guò)手機來(lái)打游戲，那里面用到的就是手機里的陀螺儀，也就是MEMS傳感器，實(shí)際上這一塊傳感器除了被用來(lái)打游戲或者當計步器以外，還能實(shí)現地震預警的監測。
就在前幾周，小米公司和我們合作的，全球首個(gè)基于手機監測的地震預警傳感器網(wǎng)絡(luò )開(kāi)始試運行。也就是說(shuō)我們傳感器的數量在今年下半年將會(huì )實(shí)現從7500個(gè)到千萬(wàn)級，上升了一萬(wàn)倍，到明年可能就是上億。
地震預報和多災種預警
經(jīng)常有人問(wèn)地震預警是地震預報嗎？這兩者雖然只差了一個(gè)字，但是是有區別的。地震預警是針對已經(jīng)發(fā)生了的地震迅速做出預警，預報是對于還沒(méi)發(fā)生的地震，比如在今天下午晚點(diǎn)，或者在明后天，某個(gè)地方會(huì )發(fā)生大的地震，這叫地震預報。
地震預報是世界難題，我們也已經(jīng)做了11年?，F在正在四川和云南建設地下云圖網(wǎng)，想把地下十到二十公里的應力和能量的演化監測清楚，類(lèi)似天氣云圖，以便于看見(jiàn)這些圖后能預報地震，希望可以在未來(lái)幾年有顯著(zhù)的進(jìn)步。
我們還從地震預警延伸到了其他自然災害預警，從2013年開(kāi)始，我們在成都先行了多災種預警的技術(shù)試驗，到目前為止我們已經(jīng)實(shí)現了山火預警、滑坡預警、泥石流預警、山洪預警，甚至我們在成都還能看見(jiàn)浙江的一個(gè)化工廠(chǎng)的火災。
我們構建了中國第一個(gè)，其實(shí)也是全球第一個(gè)多災種的預警的技術(shù)平臺，有很多原始創(chuàng )新的地方。
在十三年前，我剛回國開(kāi)始做地震預警的工作的時(shí)候，經(jīng)常被問(wèn)到的問(wèn)題是，王暾，這不是地震局的事嗎？這些問(wèn)題本身是對的，但是又不完全對。地震預警具有科學(xué)性，地震局可能會(huì )管服務(wù)，搞管理，但是科學(xué)方面未必是它最擅長(cháng)的。
但是他們所擅長(cháng)的是公共安全性，地震預警也是具有公共安全性的。對于老百姓來(lái)說(shuō)，災害預警應該是免費的公益服務(wù)，就像這棟樓的消防報警系統一樣，是不是我們不用付錢(qián)也都可以享受到消防報警的服務(wù)呢？所以災害預警跟消防報警其實(shí)是類(lèi)似的。
我們去年也跟中國地震局簽約了，被授牌為“中國地震局地震預警技術(shù)研究成都中心”，共建中國地震預警網(wǎng)，這也是一種機制上的創(chuàng )新，是一個(gè)了不起的進(jìn)步。只有政府和社會(huì )力量的協(xié)同創(chuàng )新，才能共同推動(dòng)災害預警成為基本公共服務(wù)，以便讓所有的老百姓在災害前收到警報。
在每個(gè)災害前收到警報——實(shí)際上這是每個(gè)老百姓的心聲，也應該是全球老百姓的心聲?，F在我們還沒(méi)充分做到，但是我相信在座的各位未來(lái)可以在各自的領(lǐng)域，也包括災害預警領(lǐng)域進(jìn)行更多的創(chuàng )新，以實(shí)現下次災害中國有預警，下次災害世界有預警。
謝謝大家。
本文來(lái)自微信公眾號：一席（ID：yixiclub），講者：王暾（成都高新減災所所長(cháng)），策劃：Holiday
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