简析成都高新减灾所预警系统在青川5.4级地震中的表现

山水如屏

成都高新减灾研究所（下面简称减灾所）是汶川地震后成立的民营地震研究机构。2008年以来在成都高新区和科技部项目资金的支持下，在中国地震局专家的帮助下，通过吸收国内外技术并进行创新，研制开发了软硬件一体化系统，并充分利用汶川余震进行试验和检验。从2010年底开始，减灾所在覆盖汶川-北川-青川-甘肃文县和陕西宁强的二万余平方公里的区域布设了地震预警试验台网。该台网于今年4月初运行以来，已经取得了60多次地震预警试验的效果（据减灾所网站数据）。

    减灾所的CEO王暾先生应该说是地震民科中的佼佼者。首先他的数理专业基础非常扎实，从浙江大学到中科院再到美国康涅狄格大学，是中、美两国双博士，并在欧洲高级科研机构攻读博士后，研究的专业是超冷原子和量子信息。这在学历水平相对偏低的民科中是不多见的（比那些连量纲都搞不清楚却动不动就扬言推翻传统科学堡垒的主儿不知强多少倍 ）。汶川地震发生后他当时远在奥地利，看到家乡地震灾区的惨烈景象时，就毅然决然地回国从事地震预警研究，减少地震灾害对人类的伤害。他说“为大家解决实际问题比发表几篇学术论文更重要，我要用知识来回报祖国。”这一点笔者是颇为赞服的。

    减灾所的预警系统运行有段时间，笔者也经常收到减灾所发送的四川地区地震预警短信，但是和很多地震专家担心的一样，减灾所的预警系统一直未曾接受大地震的考验，运行以来遇到的都是些4级以下的小震。如果发生大地震，这套预警系统表现如何？能否提供预想的服务？这次青川5.4级地震提供了这样一个检验的机会。遗憾的是，减灾所的预警系统在这次地震中表现欠佳，应该说没能通过这次中等强度地震的考验。

    这次地震检验中暴露出的最大问题就是震级偏差太大。青川地震发生后减灾所预警系统先后发出5报预警信息（见下），然而震级普遍偏小。第一报是M3.8,第二报是M4.1,第三报以后都没超过M4级，最后一报是M3.6。这与正式测定的震级（M5.4）相差近2级，能量相差近1000倍。

    为什么要关注震级？这与预警服务对象采取的应对措施有密切关系。要知道并非所有的地震都需要关闭核电站、高速列车急刹车，这里面有一个阈值的问题。反过来说，如果大地震被错误地判别成了小震，该启动的紧急措施未被启动，那么预警系统就等于没发挥作用，成了摆设。应该说，减灾所预警系统的震级偏差问题在以前遇到小震的时候，暴露的不是很充分。这次青川地震稍微大一些，预警系统就掉了链子。设想将来发生7级以上的强震，预警系统还跟平常一样识别成小震就麻烦了。

    究其原因，笔者认为关键还是硬件技术系统存在缺陷。受成本所限，减灾所预警系统采用的是简易的MEMS加速度传感器（也就是大家手机上用的重力传感器），灵敏度、动态范围、频带宽度都十分有限，无法与专业的测震仪、强震仪相比，这也直接导致系统监测能力的降低。

    另外要说的是，减灾所的软件系统似乎也存在一些问题，似乎容易因误触发造成误报。11月1日除5时58分青川地震之外，该系统还分别于8时（见下表）、13时、14时发布3次警报信息。然而笔者查阅了川局地震目录，并未看到这3次地震事件的记录，很有可能是系统误触发。而且值得注意的是，这三次预警给出的震级都是3.*级左右，与5时的青川地震难以区分，看不出哪个震级更大，这给未来可能的预警服务对象进行应急决策造成了极大困难。

    总的来说，这次青川地震的检验反映出减灾所预警系统在技术平台上还存在很大缺陷，软件误报问题也亟待解决，整体来说成熟度不高。如果不及时采取改进措施，恐怕难以面对用户和专家的质疑。

附：11月1日减灾所预警信息


预警第1报:2011年11月1日5时58分17秒青川(东经105.31,北纬32.53)发生M3.8级DZ。发送本短信时(5时58分25秒)，DZ横波还有57秒到达成都，预计烈度0.0。成都高新减灾研究所【ICL】

预警第2报:2011年11月1日5时58分14秒青川(东经105.31,北纬32.44)发生M4.1级DZ。发送本短信时(5时58分26秒)，DZ横波还有52秒到达成都，预计烈度0.3。成都高新减灾研究所【ICL】

预警第3报:2011年11月1日5时58分14秒青川(东经105.31,北纬32.44)发生M3.4级DZ。发送本短信时(5时58分27秒)，DZ横波还有52秒到达成都，预计烈度0.0。成都高新减灾研究所【ICL】

预警第4报:2011年11月1日5时58分16秒青川(东经105.26,北纬32.57)发生M3.9级DZ。发送本短信时(5时58分30秒)，DZ横波还有52秒到达成都，预计烈度0.1。成都高新减灾研究所【ICL】

预警第5报:2011年11月1日5时58分16秒青川(东经105.26,北纬32.57)发生M3.6级DZ。发送本短信时(5时58分31秒)，DZ横波还有51秒到达成都，预计烈度0.0。成都高新减灾研究所【ICL】


预警第1报:2011年11月1日8时9分25秒青川(东经105.25,北纬32.47)发生M3.9级DZ。发送本短信时(8时9分32秒)，DZ横波还有57秒到达成都，预计烈度0.1。成都高新减灾研究所【ICL】

预警第2报:2011年11月1日8时9分25秒青川(东经105.25,北纬32.47)发生M3.6级DZ。发送本短信时(8时9分33秒)，DZ横波还有56秒到达成都，预计烈度0.0。成都高新减灾研究所【ICL】

预警第3报:2011年11月1日8时9分26秒青川(东经105.26,北纬32.51)发生M3.2级DZ。发送本短信时(8时9分38秒)，DZ横波还有52秒到达成都，预计烈度0.0。成都高新减灾研究所【ICL】

pbs

回复 1# 山水如屏

那么现在这个高新减灾所能否把青川5.4级地震的震源机制高清楚了？

这些都是基本功，如果连P波的相位都搞不清楚，还来什么预警？

山水如屏

回复 2# pbs


    p波的识别对他们来说应该问题不大（否则预警没法做），震源机制解对于民科来说要求太高了。
    说实话，前一段时间媒体对他们的宣传有些过了，这次青川M5.4地震对他们来说其实是件好事。

pbs

我认为他们连P波都测不准，把第一个S波看成P波了，所以有震级偏低的测定。



如果这样的话，他们的震中测定也有问题。

w_g_hua

正如君所述:“ 究其原因，笔者认为关键还是硬件技术系统存在缺陷。受成本所限，减灾所预警系统采用的是简易的MEMS加速度传感器”。该核心器件灵敏度、输出线性都不足以胜任地震检测。
“侬氏纵波检波器”能解决上述问题。http://hi.baidu.com/w_g_hua/blog该技术正在专利申报中。

山水如屏

回复 4# pbs


    那倒不会，即便是mems传感器也都是三分向的。对于地方震来说，p波主要在垂直方向发育，使地面发生上下振动，s波在水平向发育，使地面发生前后、左右抖动。就以你贴的地震记录图来说，S波只在两个水平分量上发育，在很容易识别。另外：S波振幅一般都比p波大，如果误把s波识别成p波，计算出来的震级应该更大而不是更小。

山水如屏

回复 5# w_g_hua

仅通过一个检波器就能解决问题？笔者表示怀疑。mems加速度传感器的局限性造成系统检测能力先天不足，相当于很多有用信息被漏掉了，是很难通过后期处理弥补的。这就好比用普通手机拍的照片，再如何插值放大分辨率也不可能跟专业数码相机相比。

pbs

回复 6# 山水如屏

从我提供的图片上看，将S波误读成P波不会造成震级偏高，你可以看P波和S波的比例和S波同SS波比例要大得多。在地震仪离震中很近的情况下，P波和S波的振幅是很接近的，所以你的S波比P波一般振幅要大在成都高新减灾所的情况下不成立。他们的地震仪同震中距离大概不到5度吧？

成都高新减灾所的仪器灵敏度可能只能判读PP波而漏判P波，这样造成P-S变小，必然造成震级读数减小。

其实成都高新减灾所在汶川周边地区设置高密度地震仪，就根本用不上P-S检测了，只要第一时间在离震中最近的监测仪上报警即可，这样比在成都地区检测PP波（我估计成都台测不到P波)要快得多。

山水如屏

回复 8# pbs


    从我提供的图片上看，将S波误读成P波不会造成震级偏高，你可以看P波和S波的比例和S波同SS波比例要大得多。在地震仪离震中很近的情况下，P波和S波的振幅是很接近的，所以你的S波比P波一般振幅要大在成都高新减灾所的情况下不成立。他们的地震仪同震中距离大概不到5度吧？
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   不是这样的。s波的振幅一般要比p波振幅大5倍左右，而且衰减比p波快。也就是说离震中越远，p波与s波的振幅反而更“接近”（这是由震源机制和地球介质的物理性质决定的。但是想说清楚这个问题，必须得搬出令人生畏的地震波谱方程或者格林函数不可 ，还是算了吧）。总的来说，担心把s波错判为p波有些多虑了，MEMS加速度计的性能局限造成实际检测到的地震波振幅偏小，造成计算震级偏低才是问题关键。

pbs

不是这样的。s波的振幅一般要比p波振幅大5倍左右

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现在手头上的中国参加世界地震台网的数据表明，S波和P波的振幅很接近.

我把拉萨，北京，恩施，海拉尔，牡丹江，琼州6个地震台的11月1日新疆6级地震波谱放上来，你看看哪些是P波，哪些是S波？P波的幅度和S波幅度相比有5倍之多吗？



另外问个问题：你能否获得成都高新减灾所的这次青川地震的波谱图？我看不到国内任何数据，USGS的数据已经出来，震源机制也报出来了。成都高新减灾所既然同地震打交道，那么报解析出这些参数的这些基本功都应该具有的。

山水如屏

回复 10# pbs


    现在手头上的中国参加世界地震台网的数据表明，S波和P波的振幅很接近.

我把拉萨，北京，恩施，海拉尔，牡丹江，琼州6个地震台的11月1日新疆6级地震波谱放上来，你看看哪些是P波，哪些是S波？P波的幅度和S波幅度相比有5倍之多吗？
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    所谓隔行如隔山，不要再说“S波和P波的振幅很接近”这样的话，也真的不要再讨论这个问题了。
    减灾所是民企，跟地震局不一样，人家的观测数据属于公司私有财产，是没有义务拿出来公开的。

pbs

看来你不能继续讨论这个问题感到很可惜。但是你可能无法辨别我提供的波谱图中的P波和S波，怎么能够得出结论两种波的差值可以达到5倍之多呢？

如果连地震基本知识，如果连P波和S波都分辨不出来，连震源机制都无法在第一时间解析出来，怎么还可以声称自己是减灾所呢？

中国的民科无法提高自己的水平就是无法面对专业问题给出专业解析。

成都高新减灾所如你所说得到国家的资助，拿了纳税人的钱，其数据就应该公开。不是一句话“减灾所是民企，跟地震局不一样，人家的观测数据属于公司私有财产，是没有义务拿出来公开的。'‘就可以打发的。

xiangdan

2011-11-01  新疆地震时的波形记录记录!



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关于P波,s波!

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回复 13# xiangdan

新疆地震是UTC时间00：21，从你给的图上看，你能不能区分P波和S波？你的图是从那个地震台记录的（北欧）？距离震中多远？

你给的P和S波是理想的图形，而6个中国地震台站的新疆6级地震波谱上，你能区分这2种波吗？



我给个恩施地震台的数据，你可以看到青川5.5级地震和新疆6.0级地震发震时间很接近，由于恩施地震台离青川近而新疆远，所以新疆的地震P波和S波的区别很容易，但青川的就不那么容易了。（红圈是青川地震，而黄圈是新疆地震）：



在你提供的智利地震图谱上看，在秘鲁，距离18度的地方，可以得到很好的图形，但在成都到青川，直线距离260公里，只有2度多距离，成都到汶川直线距离小于100公里，距离1度都不到。我还没有看到这么近距离的地震波谱图。所以我特地问这个减灾所的地震波谱图。

这种成都高新减灾所本身就是一种骗钱的把戏，在汶川青川一旦发生地震，应该第一时间由离震中最近的国家地震台站报警，启动民防机制发布警告，而不是一家配备同成都高新减灾所预警系统配套的民营公司卖所谓的P-S警报器赚钱。那么买不起他们的警报器的穷人怎么办？

这些人想赚钱发国难财，连近距地震的P波和S波波幅接近的道理都不懂就敢出来骗钱。由于其不懂地震图上的地震最大振幅的不对称性，连震级都测不准，如果真的地震来了，由于将震级报小了造成损失，这些家伙想过要承担法律责任的吗？

xiangdan

回复 14# pbs

我经验少,有些震波很难看出.是位业余爱好者提供给我的,还有他的地震仪与数据记录器.

   采用 Linux操作系统来做数据记录.

东方马克思

哈哈哈.......差我的一点点东西这个预警器就完美无缺了，这个东西就是：如何确定在什么时间？什么地点？才会形成大地震。如何预先得知这个时间及地点。可惜哦.........我是小学生，好多你们懂的我不知。哈哈哈

东方马克思

版主：我想您一定学历比我高计算的方法也一定比我多，可不可以教我算一下，下一个中国的5+左右的地震将在我国的哪一个省暴发？说不定您还是10国的博士学位。数理化也相当精通，一个小地震对您来说太简单了，是吧？

山水如屏

回复 17# 东方马克思


   学历高计算方法就多？计算方法多就能算地震发生地点？
   有博士学位就精通数理化？精通数理化研究地震就简单？
   阁下先把逻辑混乱的脑子调试一下，再谈什么计算方法。

东方马克思

回18楼   这在学历水平相对偏低的民科中是不多见的（比那些连量纲都搞不清楚却动不动就扬言推翻传统科学堡垒的主儿不知强多少倍 ）。这话是您说的呀，我是不知道量纲，可运气好算几个地震，算的还算不错。比那些用计算机计算半年还算不出半个地震的人要强。

山水如屏

回复 19# 东方马克思


    我是不知道量纲，可运气好算几个地震，算的还算不错。比那些用计算机计算半年还算不出半个地震的人要强。
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    呵呵，您既然相信自己比那些用计算机的人强，何必还让别人教你？
    您自娱自乐吧，恕不奉陪。

山水如屏

前几天收到减灾所发来的致歉短信：

尊敬的各位参与汶川区域预警试验的专家、领导、志愿者：昨日（2月8日）10时34分的3.7级地震，是年后汶川区域第一次大于3.0级的地震。由于在年前（1月17日）开始进行的预警震级计算升级过程中，出现技术性失误。虽然从2011年6月7日至今，所有预警警报仍然是由实际地震触发，但这次失误导致预警系统对昨日地震给出震中位置偏差较大，并进而导致震级偏差较大。我们正在改正。感谢您长期以来对我们的支持。成都高新减灾研究所【ICL】

山水如屏

其实这样的致歉短信过年期间笔者还收到过一条，是因为燃放鞭炮引起了成都减灾所预警系统误触发，导致误报汶川附近发生了一次地震（好像是3级多）。把几响鞭炮误判为地震事件，看来这套系统还是有很多需要改进的地方。试想，假如有人看到这样的预警信息就从室内往大街上跑，结果被车撞了，这个责任算谁的？

pbs

回复 22# 山水如屏

误报造成的危害也很大。

汶川地震后，成都地区的余震越来越少，成都高新减灾所的预警机会也越来越少。

山水如屏

回复 23# pbs


    前天碰到铁道部分管地面与列车信号业务的一位处长，聊起高铁预警的事情。他说最怕的就是误报。只要发出一个预警消息，上万平方公里内几百辆列车同时要急刹车减速操作难度极大不说，如果是误报而急刹车造成人员伤亡，责任算谁的？