中国地震预警:国家地方“两张网”,该听谁的?

科学
中国地震预警:国家地方“两张网”,该听谁的?
麻省理工科技评论 2020-10-20

2020-10-20

灾害预警需要基于科学规律,以民众的安全为中心、为目标,而不是以部门利益为目标,来制定、完善相关政策法规;中国地震局应该站在更高层面来看待地震预警,比如主导技术标准的制定,而不是亲自下场做运动员。
科学
灾害预警需要基于科学规律,以民众的安全为中心、为目标,而不是以部门利益为目标,来制定、完善相关政策法规;中国地震局应该站在更高层面来看待地震预警,比如主导技术标准的制定,而不是亲自下场做运动员。

10 月 13 日是国际减灾日,这个看似平淡的日子,在地震研究领域却不平常,似无平地惊雷,却有暗流汹涌。

这一天,中国地震局通过中国新闻社报道,透露国家地震烈度速报与预警工程已全面开展建设;济南市地震监测中心则宣称,他们将按照中国地震局、山东省地震局统一部署开展地震预警终端安装。

在国内讨论地震预警系统,不能不提的明星机构是成都高新减灾研究所(下称成都减灾所)。就在 10 月 9 日 14 时 48 分,都江堰市发生 3.0 级地震,由成都高新减灾研究所参与建设的大陆地震预警网发挥作用,震中附近的电视、手机、“大喇叭”发出了预警信息。

自 2010 年代以来,成都减灾所的地震预警系统已有多达 50 多次破坏性地震得到验证,也因此多次上头条。

作为官方机构,中国地震局似乎不愿预警话语权旁落,数年来与成都减灾所之间杯葛不断,论战不停。

随着中国地震局的国家地震烈度速报与预警工程全面开工,成都减灾所所长王暾坦承,中国已开始进入地震预警双网时代,多网预警如何共存成为摆在面前的必答题。

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图 | 成都减灾所的地震预警系统。(来源:成都减灾所)

官民竞逐

地震预警原理并不复杂,因为电波比地震波快(可类比闪电与雷声),那么这个时间差就可以用来预警。如果能让用户提前几十秒甚至几秒得到预警信息,就能够减少伤亡和损失。

中国地震局自 2001 年就已经开始预警系统研究,与之相比,成都减灾所在 2008 年汶川大地震后才由归国博士王暾创办,起步晚,但推进更快。两个系统的进展从手机端应用可见端倪。

成都减灾所和中国地震局系统的手机端应用均命名为“地震预警”。前者应用的 logo 是一个地震波标志,下方有 8 个字“地震预警 守护生命”,其简介为“一款能救命的软件,守护地震安全”;后者应用 logo 为地球处于裂缝中的图示,下方有 8 个字“权威发布减灾利民”,其简介为“中国首家官方地震预警发布平台”。

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图 | 成都减灾所(图左)和地震局系统(图右)的手机端应用的地震预警界面展示。(来源:DeepTech)

打开这两个应用做比较,会发现中国地震局系统 APP 中的地震预警信息主要涉及台湾地区,国内大部分地区只有地震速报信息,这或与福建省之外地区的网络尚在建设中有关;成都减灾所的预警信息列表则遍及全国各地。

地震速报与地震预警的区别在于及时性,前者是震后数分钟内发出,后者是震后数秒内发出。当强震来临,需要争取的时间要以秒计,那么对于普通民众而言,至少目前的成都减灾所 APP 更受欢迎。

这个优势也在两个 APP 下载量上得到了验证。以华为应用宝中下载量为例,成都减灾所数据为 62 万,而地震局系统数据仅为 5.8 万。

当然,国家地震烈度速报与预警工程还在建设。据中国地震局介绍,全国实时地震监测大网正在加紧铺开,国家台网处理中心和各省级处理中心均处于建设中。

这项工程的相关研究始于 2001 年,科研计划立项于 2009 年 12 月,目前已相继在首都圈、福建沿海、甘肃兰州、粤东、川滇交界等地区进行了试验和示范,预警全链条中包括监测站点、数据传输、数据处理、信息发布、信息接收和应急处置。

国家地震烈度速报与预警工程正式启动于 2018 年,拟在 5 年内重点建设华北、南北地震带、东南沿海、新疆天山中段及西藏拉萨等地区。

作为后来居上者,成都减灾所的第一代大陆地震预警网始于 2010 年,已延伸至 31 省市区、覆盖面积 220 万平方公里,并成功预警了芦山 7 级、九寨沟 7 级、长宁 6.0 级等 50 多次破坏性地震。到 2019 年底,该网已经在全国建成了超过 6300 个地震监测台站,其中 1200 个台站在四川。

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图 | 自 2010 年代以来,成都减灾所的地震预警系统数有多达 50 多次破坏性地震得到验证。(来源:成都减灾所)

2020 年 4 月底,成都减灾所宣布第二代大陆地震预警网在四川开建,未来台站总数将达到 3 万,仅在四川省内,今年年内将达到 3000 个。第二代大陆地震预警网基于分布式处理的全面升级,进一步优化算法,预警盲区半径缩小 15%。尤其在四川地震区人口覆盖率将达到 99%。

两套系统的技术有何异同?

用原四川省地震局局长龚兆和的话说,两个系统的预警功能看起来差异不大,基本能满足预警需求。

王暾告诉 DeepTech,鉴于中国地震局系统的预警工作开展更早,成都减灾所一开始学习、借鉴了中国地震局系统以及日本、墨西哥的相关经验。之后,王暾团队提出了要基于 MEMS 传感器技术的烈度仪进行地震预警,并且提出烈度仪可安装在建筑物承重墙上,以及倒计时的预警方式设计——这些要素均为中国地震局系统采纳。

至于区别,中国地震局把这些方案与其系统中已有的地震监测仪器类型(测震仪、强震仪)进行了整合。

地震局系统的预警网络功能定位是综合性的,依托地震监测台网,采用测震仪、强震仪和地震烈度仪等多观测资源融合预警方案,三类台站数据之间相互印证,包括基准站(安装宽频带测震仪和强震仪)、基本站(安装强震仪)、一般站(安装烈度仪),台网密度也更大,可以承担预警、速报等多种任务。

中国地震局地震预测研究所研究员陈会忠对 DeepTech 介绍说,初始阶段,中国地震局打算主要依靠增加台网密度,但这个成本巨大,每个台站成本在数十万甚至上百万元,到后来才采用低成本的 MEMS 传感器技术,每个台站价格在万元以下。

在中国地震局的规划中,总台站数超过 1.5 万台,陈会忠表示,其中有 5000 多个台站是传统的,有 1 万多个台站采用了 MEMS 传感器技术。如前文所述,成都减灾所规划的第二代预警网台站数是 3 万个。

成都减灾所的监测设备围绕地震预警和烈度速报这一核心功能,包括加速度计、嵌入式转换器以及相关分析软件,对环境要求不高,主要以软件技术去解决噪声干扰的问题。

王暾追求的是设备使用的必要性、性价比。他表示,成都减灾所系统的优势在于已经经受 50 多次破坏性地震的公开实践检验。

另外,公开资料表明,“国家地震烈度速报与预警工程”投入 18.99 亿元,而王暾在《中国应急管理报》2019 年的报道中表示,这些年他们的地震预警网建设总费用仅 1.4 亿元。

2020 年 5 月 18 日,成都减灾所的地震预警成果通过四川西部国际技术转移中心组织的科技成果评价,专家组成员包括中科院院士刘盛纲、国务院应急管理专家组组长闪淳昌等,均给予这项成果以高度评价。

是非曲直,激烈碰撞

地震预警网该用什么技术方案来建、由谁来建、地震预警信息由谁来发布,对于这一系列问题,中国地震局和成都减灾所进行了碰撞式的摸索。尤其是从 2013 年到 2020 年,对于中国地震局和成都减灾所而言,是激烈碰撞的 7 年。

发生于 2015 年的成都减灾所 “演习风波”,是双方激烈碰撞的典型案例。当年 8 月 11 日下午,国家地震台网官方微博“中国地震台网速报” 发布消息称,下午部分网民手机接到 15 时 49 分四川北川 6.0 级地震预警信息,为成都高新减灾所预警系统误报所致,该地区并未发生 6 级地震。

该账号在 18 点 22 分再度发出消息:“成都高新减灾研究所是一家民间企业,不是中国地震局下属单位。鉴于误报地震极易引起社会恐慌,震长认为地震预警信息应该由国家统一发布,不能由企业或者个人发布,大家觉得呢? ”

成都高新减灾研究所的官方微博则在 18 点 51 分发出澄清信息:“【‘误报’实际是‘演习’】减灾所 15:49 和 17:47 对手机用户进行了不提前告知和提前告知的测试演习,取得良好测试效果,研究结果将于近日公布。而中国地震局下属的国家地震台网在未核实的情况下,便称下午部分网民手机接到 15:49 北川 6.0 级地震预警,为减灾所预警系统误报导致。@中国地震台网速报 你错了!”

在次日的情况说明中,成都减灾所列举了演习而非误报的证据是,本次测试演习只针对苹果手机,且只有苹果手机预警软件收到此次测试演习信息。其次,减灾所地震预警系统囊括了手机、电视、微博、专用接收终端,且会自动同步发出预警信息,而此次演习期间,除了手机端,其它任何方式都不发出演习信息。

演习风波至此并未终止,四川省地震局随后推动了续集上演。

2015 年 9 月 22 日,四川省地震局向成都减灾所发出《四川省地震局关于严格遵守震情信息发布和地震应急演练有关规定的行政指导意见书》称:研究机构或社会企业无权擅自发布地震信息,无权组织社会性地震演习、演练。

同一年 9 月 30 日,成都减灾所强硬回应,标题即为《向四川省地震局错误行政行为说 “不”》。这篇回应称:“北川发生 6.0 级地震” 是我所对手机地震预警用户演习时设置的模拟震情信息,不是“手机虚假地震预警信息”,这如同四川省地震局此前的做法。北川县防震减灾局上报给四川省地震局的 8·11 演习调查报告中已明确为“未对我县群众造成影响,北川也未出现恐慌事件,群众的生产生活一切正常”。此外,“我所是合法地给用户提供地震预警信息服务,组织我所地震预警用户演习”。

成都减灾所在这次回应中直指地震局系统此次动作的出发点:中国地震局耗费国家巨资的系列地震预警项目迄今未能服务一个民众、或一个工程,却置民众和重大工程对地震预警迫切需求于不顾,企图利用行政权利通过“管干不分”,打压国家大力支持的成都减灾所成果的转化和推广,达到垄断地震预警服务的目的。

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图 | 演习风波并未终止,四川省地震局推动了续集上演。

这样的碰撞后来还有 “续集更新”,直到 2019 年。当年 7 月,“国家地震烈度速报与预警工程” 项目副总设计师、副总工程师、中国地震局工程力学研究所副所长李山有在接受《新京报》采访时称,有社会公司利用自建简易台网,对外无限制、无规则发布所谓的 “预警信息”,把“误报” 诡辩为 “演习”,把对不具有破坏性区域的提醒变为“预警”,这些都与地震预警的概念和目的相背离,对民众本身只能起到“狼来了” 的效果。

王暾对于李山有的观点并不认可。他强调,从科学原理上讲,由于地震预警是全自动的秒级响应,其可靠性等性能完全取决于地震预警网,而不是取决于建设地震预警网的机构的行政级别,也不是取决于发布地震预警信息的机构的行政级别。

中国地震局压制成都减灾所的抓手是地震信息发布的主体权。他们认为地震预警信息发布适用于《防震减灾法》第 29 条:“国家对地震预报意见实行统一发布制度…… 任何单位和个人不得向社会散布地震预测意见。任何单位和个人不得向社会散布地震预报意见及其评审结果”。

但该条文中提到的是地震预报,而非地震预警。那么,此条文适用于地震预警吗?

在《中国应急管理报》的报道中,有中国地震局专家称,地震预警信息介于预报和速报之间,但偏于预报。而王暾的看法是,地震预警信息不同于天气预报,是已经发生了的、相对确定的信息,显然不是预报。

在中国地震局官网,其职能职责文字介绍中只是提到“预报”,而并未提及“预警”。主流学术界的看法是,迄今全世界没有哪个国家能成功实现临震预报。

——全世界也只有中国有地震局这一专门为地震预报而建的政府机构。

中国地震局并不满足于口头论战,还推动相关立法来争取预警话语权。自 2015 年始,福建、甘肃、云南、陕西、辽宁等 5 省陆续出台了规定,强调地震预警信息由省政府通过全省地震预警系统统一发布。

四川地震局也有行动。就在 “演习风波” 后不久,2015 年 9 月 29 日,四川省人民政府法制办公室公示了《四川省地震预警管理办法(草案代拟稿)》,其中第 16 条规定:地震预警信息,由省政府授权省防震减灾工作主管部门统一发布。其他任何单位、组织和个人不得擅自以任何形式向社会发布地震预警信息。

对成都减灾所而言,这个表述无疑关系其生存。10 月 23 日,四川省人民政府法制办公室召开相关立法论证会。省政府应急办、省地震局、省科技厅、省教育厅、以及成都、绵阳、广元、北川等部分市县地震局、成都高新减灾研究所(减灾所)、四川大学法学院、及中国地震局、中国政法大学、福建省地震局、防灾科技学院的专家和领导与会。据成都减灾所网站信息,这次会议上,参会人员特别对地震预警信息的发布和服务主体是否必须为四川省地震局进行了激烈的讨论。

11 月 6 日,由四川省法制办地震预警立法调研组(含四川省地震局的人员)到访成都高新减灾研究所,就地震预警信息发布权和服务权等进行了“深入地探讨”。

由于四川省政府主要领导认真听取成都减灾所汇报后,了解了地震预警的真实科学特点,此事最终不了了之。

中国地震预警:国家地方“两张网”,该听谁的?

图 | 2019 年 4 月 18 日台湾地区花莲 6.7 级地震地震预警系统处理(第 1 报)。(来源:中国地震局)

出路与思路

持续争端中,双方并非没有善意表露。2017 年 7 月 21 日,时任中国地震局局长的郑国光在成都接见王暾时指出,中国地震局赞同减灾所推动地震预警技术和市场,也允许其它地震预警技术在市场推动。减灾所应靠技术、走市场,服务社会;中国地震局应包容各种地震预警技术,支持、容纳地震预警技术之间的竞争。地震预警市场需要一个正确的态度来包容多方。

中国政法大学法治政府研究院教授、应急法研究中心主任林鸿潮则表达了对目前地方地震预警规章的质疑。他认为,成都减灾所和中国地震局之争本质上涉及政府职能转变的问题,即“地震局把自己摆在一个什么位置上,到底是监管者,还是垄断性的服务提供者”。

比如,2015 年出台的《福建省地震预警管理办法》第 12 条规定:地震预警信息由省人民政府通过全省地震预警系统统一发布。任何单位和个人未经授权,不得以任何形式向社会发布地震预警信息。

林鸿潮与 2016 年就撰文批评称,该规定意味着地震预警已经或即将成为当地政府的一项法定职责,而国家地震速报预警工程仍处于试验阶段,短时间内尚不具备提供服务的能力。那么这些地方政府要想履行该职责,只能通过向企业购买服务的方式来实现。

在林鸿潮看来,地震预警带来的影响是改革中国特有的 “管干一体”、“重干轻管” 的防震减灾体制的良机,使政府彻底从 “运动员” 转变为“裁判员”。

需要指出的是,四川省地震局归属中国地震局管理,而市县级地震部门则归属当地政府管辖。后者是成都减灾所生存和发展空间之所在。

如何摆脱中国地震局系统的阻挠,有中国地震局人士给王暾指出一条出路:成都减灾所只提供预警技术和设备支持,而预警信息发布则以县市级地震局名义,如此或可避免与中国地震局“明争”。

这样的操作在地震局系统中是有先例的。目前的市县级地震局所布设的地震监测系统很多来自珠海市泰德企业有限公司的支持,但后者只是提供数字地震监测仪器、软件和系统。

王暾的态度是,希望各级政府来发布地震预警,以遵从地震预警自身的科学规律,也遵守《突发事件应对法》等法规,还遵守灾害预警共性。

从地震预警到多种灾害预警,成都减灾所对其共性技术做了研究,如今该所针对滑坡预警、泥石流预警、山洪预警等领域打造了多灾种预警体系,并在成都市政府的支持下,建立了“成都多灾种预警工程研究中心”,成为中国首个多灾种预警领域的工程研究中心。

此外,成都市美幻科技有限公司(下称美幻科技)是成都减灾所的另一面,负责将地震预警的技术转化为产品。2018 年,美幻科技入选首批 30 家国家应急产业重点联系企业,是中国地震预警领域唯一入选者。

无论如何,双网并存甚至多网并存已成定局。现在的问题来了:一旦双网全面建成,对于普通民众和当地政府及单元机构,该如何选择地震预警信息?

2020 年,王暾和中国政法大学应急法研究中心主任林鸿潮在《中国应急管理科学》共同发表文章《多地震预警网的必要性、可行性及应用方案》称,并存两张地震预警网已是事实了,且不排除其他机构也会建设地震预警网,多地震预警网并存并不会导致社会混乱,且能促进地震预警服务的良性竞争,所以需要打破传统惯性思维“一个国家只有一个地震预警网”。

该文再次强调,地震预警是技术系统的全自动秒级响应,其性能取决于技术系统自身,与建设机构的行政级别无关,“也没有任何科学依据表明中国地震局的地震预警网自然比其他地震预警网准确”。

按照这个逻辑,各级各地政府可以指定一个地震预警信息源,该信息源亦可融合多地震预警网的信息。若用户同时听见两个或多个不同预警,则采纳更紧急的警报。

地震预警还牵涉制度改革。在王暾看来,政府特别是应急管理部门应做好政策扶持引导,管干分开,要鼓励研究机构、企业广泛参与灾害预警网络建设。“宛若当年快递给邮政带来的挑战,亦或是滴滴优步给出租车行业带来的挑战,”王暾把他们遇到的局面作了如此类比。

林鸿潮也表示,在气象预报行业以及地理测绘领域,政府都已经在逐步开放给社会,并购买其服务;那么只要其技术符合标准,地震预警一样可以外包。

有业内人士指出,中国地震局应该站在更高层面来看待地震预警,比如主导技术标准的制定,而不是亲自下场做运动员。

地震预警系统是全自动的,是秒级的,只能预授权发布而不能在地震发生后进行发表权的审批。在这个意义上,只要符合技术标准的地震预警系统,都是可以上线的。

四川省科协地震分会会长龚兆和也在准备写一份建议书,希望高层应急管理部门重视这个问题,因为“仅靠在地震部门很难说清楚”。

王暾提出,地震预警乃至灾害预警的管理方法、政府社会协同机制,都需要基于科学规律,都需要以民众的安全为中心、为目标,而不是以部门利益为目标,来制定、完善相关政策法规。

值得注意的是,2019 年 10 月,美国加州正式推出地震预警系统,这个系统通过一款名为 MyShake 的手机应用软件提醒公众。该系统可利用谷歌安卓手机自带的加速传感器传来的纵波数据,计算地震数据从而发出预警(地震纵波几乎不造成破坏,传播速度却远快于具有破坏性的横波,这种预警手段利用的就是纵波和横波之间的传播速度差)。

谷歌的考量是,即使某国家没有地震预警网络,也能利用手机 APP 或本身加速传感器来探测地震并预警。也就是说,只要是安卓手机,只需内嵌的加速传感器即可进行地震预警。

这个思路看起来成本更低。王暾表示,美国这个思路基于美国掌握了手机操作系统,属于系统级、平台级的原始创新, “我认为该思路一旦实现,将是对人类的伟大贡献,它有助于提升全球几十亿人的地震安全问题,具有重大社会价值。”

他还认为,中国同样需要在灾害预警领域具有系统级、平台级的创新。

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