10 月 13 日是國際減災日,這個看似平淡的日子,在地震研究領域卻不平常,似無平地驚雷,卻有暗流洶湧。

這一天,中國地震局通過中國新聞社報道,透露國家地震烈度速報與預警工程已全面開展建設;濟南市地震監測中心則宣稱,他們將按照中國地震局、山東省地震局統一部署開展地震預警終端安裝。

在國內討論地震預警系統,不能不提的明星機構是成都高新減災研究所(下稱成都減災所)。就在 10 月 9 日 14 時 48 分,都江堰市發生 3.0 級地震,由成都高新減災研究所參與建設的大陸地震預警網發揮作用,震中附近的電視、手機、“大喇叭”發出了預警信息。

自 2010 年代以來,成都減災所的地震預警系統已有多達 50 多次破壞性地震得到驗證,也因此多次上頭條。

作爲官方機構,中國地震局似乎不願預警話語權旁落,數年來與成都減災所之間杯葛不斷,論戰不停。

隨着中國地震局的國家地震烈度速報與預警工程全面開工,成都減災所所長王暾坦承,中國已開始進入地震預警雙網時代,多網預警如何共存成爲擺在面前的必答題。

圖 | 成都減災所的地震預警系統。(來源:成都減災所)

官民競逐

地震預警原理並不複雜,因爲電波比地震波快(可類比閃電與雷聲),那麼這個時間差就可以用來預警。如果能讓用戶提前幾十秒甚至幾秒得到預警信息,就能夠減少傷亡和損失。

中國地震局自 2001 年就已經開始預警系統研究,與之相比,成都減災所在 2008 年汶川大地震後才由歸國博士王暾創辦,起步晚,但推進更快。兩個系統的進展從手機端應用可見端倪。

成都減災所和中國地震局系統的手機端應用均命名爲“地震預警”。前者應用的 logo 是一個地震波標誌,下方有 8 個字“地震預警 守護生命”,其簡介爲“一款能救命的軟件,守護地震安全”;後者應用 logo 爲地球處於裂縫中的圖示,下方有 8 個字“權威發佈減災利民”,其簡介爲“中國首家官方地震預警發佈平臺”。

圖 | 成都減災所(圖左)和地震局系統(圖右)的手機端應用的地震預警界面展示。(來源:DeepTech)

打開這兩個應用做比較,會發現中國地震局系統 APP 中的地震預警信息主要涉及臺灣地區,國內大部分地區只有地震速報信息,這或與福建省之外地區的網絡尚在建設中有關;成都減災所的預警信息列表則遍及全國各地。

地震速報與地震預警的區別在於及時性,前者是震後數分鐘內發出,後者是震後數秒內發出。當強震來臨,需要爭取的時間要以秒計,那麼對於普通民衆而言,至少目前的成都減災所 APP 更受歡迎。

這個優勢也在兩個 APP 下載量上得到了驗證。以華爲應用寶中下載量爲例,成都減災所數據爲 62 萬,而地震局系統數據僅爲 5.8 萬。

當然,國家地震烈度速報與預警工程還在建設。據中國地震局介紹,全國實時地震監測大網正在加緊鋪開,國家臺網處理中心和各省級處理中心均處於建設中。

這項工程的相關研究始於 2001 年,科研計劃立項於 2009 年 12 月,目前已相繼在首都圈、福建沿海、甘肅蘭州、粵東、川滇交界等地區進行了試驗和示範,預警全鏈條中包括監測站點、數據傳輸、數據處理、信息發佈、信息接收和應急處置。

國家地震烈度速報與預警工程正式啓動於 2018 年,擬在 5 年內重點建設華北、南北地震帶、東南沿海、新疆天山中段及西藏拉薩等地區。

作爲後來居上者,成都減災所的第一代大陸地震預警網始於 2010 年,已延伸至 31 省市區、覆蓋面積 220 萬平方公里,併成功預警了蘆山 7 級、九寨溝 7 級、長寧 6.0 級等 50 多次破壞性地震。到 2019 年底,該網已經在全國建成了超過 6300 個地震監測臺站,其中 1200 個臺站在四川。

圖 | 自 2010 年代以來,成都減災所的地震預警系統數有多達 50 多次破壞性地震得到驗證。(來源:成都減災所)

2020 年 4 月底,成都減災所宣佈第二代大陸地震預警網在四川開建,未來臺站總數將達到 3 萬,僅在四川省內,今年年內將達到 3000 個。第二代大陸地震預警網基於分佈式處理的全面升級,進一步優化算法,預警盲區半徑縮小 15%。尤其在四川地震區人口覆蓋率將達到 99%。

兩套系統的技術有何異同?

用原四川省地震局局長龔兆和的話說,兩個系統的預警功能看起來差異不大,基本能滿足預警需求。

王暾告訴 DeepTech,鑑於中國地震局系統的預警工作開展更早,成都減災所一開始學習、借鑑了中國地震局系統以及日本、墨西哥的相關經驗。之後,王暾團隊提出了要基於 MEMS 傳感器技術的烈度儀進行地震預警,並且提出烈度儀可安裝在建築物承重牆上,以及倒計時的預警方式設計——這些要素均爲中國地震局系統採納。

至於區別,中國地震局把這些方案與其系統中已有的地震監測儀器類型(測震儀、強震儀)進行了整合。

地震局系統的預警網絡功能定位是綜合性的,依託地震監測臺網,採用測震儀、強震儀和地震烈度儀等多觀測資源融合預警方案,三類臺站數據之間相互印證,包括基準站(安裝寬頻帶測震儀和強震儀)、基本站(安裝強震儀)、一般站(安裝烈度儀),臺網密度也更大,可以承擔預警、速報等多種任務。

中國地震局地震預測研究所研究員陳會忠對 DeepTech 介紹說,初始階段,中國地震局打算主要依靠增加臺網密度,但這個成本巨大,每個臺站成本在數十萬甚至上百萬元,到後來才採用低成本的 MEMS 傳感器技術,每個臺站價格在萬元以下。

在中國地震局的規劃中,總檯站數超過 1.5 萬臺,陳會忠表示,其中有 5000 多個臺站是傳統的,有 1 萬多個臺站採用了 MEMS 傳感器技術。如前文所述,成都減災所規劃的第二代預警網臺站數是 3 萬個。

成都減災所的監測設備圍繞地震預警和烈度速報這一核心功能,包括加速度計、嵌入式轉換器以及相關分析軟件,對環境要求不高,主要以軟件技術去解決噪聲干擾的問題。

王暾追求的是設備使用的必要性、性價比。他表示,成都減災所繫統的優勢在於已經經受 50 多次破壞性地震的公開實踐檢驗。

另外,公開資料表明,“國家地震烈度速報與預警工程”投入 18.99 億元,而王暾在《中國應急管理報》2019 年的報道中表示,這些年他們的地震預警網建設總費用僅 1.4 億元。

2020 年 5 月 18 日,成都減災所的地震預警成果通過四川西部國際技術轉移中心組織的科技成果評價,專家組成員包括中科院院士劉盛綱、國務院應急管理專家組組長閃淳昌等,均給予這項成果以高度評價。

是非曲直,激烈碰撞

地震預警網該用什麼技術方案來建、由誰來建、地震預警信息由誰來發布,對於這一系列問題,中國地震局和成都減災所進行了碰撞式的摸索。尤其是從 2013 年到 2020 年,對於中國地震局和成都減災所而言,是激烈碰撞的 7 年。

發生於 2015 年的成都減災所 “演習風波”,是雙方激烈碰撞的典型案例。當年 8 月 11 日下午,國家地震臺網官方微博“中國地震臺網速報” 發佈消息稱,下午部分網民手機接到 15 時 49 分四川北川 6.0 級地震預警信息,爲成都高新減災所預警系統誤報所致,該地區並未發生 6 級地震。

該賬號在 18 點 22 分再度發出消息:“成都高新減災研究所是一家民間企業,不是中國地震局下屬單位。鑑於誤報地震極易引起社會恐慌,震長認爲地震預警信息應該由國家統一發布,不能由企業或者個人發佈,大家覺得呢? ”

成都高新減災研究所的官方微博則在 18 點 51 分發出澄清信息:“【‘誤報’實際是‘演習’】減災所 15:49 和 17:47 對手機用戶進行了不提前告知和提前告知的測試演習,取得良好測試效果,研究結果將於近日公佈。而中國地震局下屬的國家地震臺網在未覈實的情況下,便稱下午部分網民手機接到 15:49 北川 6.0 級地震預警,爲減災所預警系統誤報導致。@中國地震臺網速報 你錯了!”

在次日的情況說明中,成都減災所列舉了演習而非誤報的證據是,本次測試演習只針對蘋果手機,且只有蘋果手機預警軟件收到此次測試演習信息。其次,減災所地震預警系統囊括了手機、電視、微博、專用接收終端,且會自動同步發出預警信息,而此次演習期間,除了手機端,其它任何方式都不發出演習信息。

演習風波至此並未終止,四川省地震局隨後推動了續集上演。

2015 年 9 月 22 日,四川省地震局向成都減災所發出《四川省地震局關於嚴格遵守震情信息發佈和地震應急演練有關規定的行政指導意見書》稱:研究機構或社會企業無權擅自發布地震信息,無權組織社會性地震演習、演練。

同一年 9 月 30 日,成都減災所強硬回應,標題即爲《向四川省地震局錯誤行政行爲說 “不”》。這篇回應稱:“北川發生 6.0 級地震” 是我所對手機地震預警用戶演習時設置的模擬震情信息,不是“手機虛假地震預警信息”,這如同四川省地震局此前的做法。北川縣防震減災局上報給四川省地震局的 8·11 演習調查報告中已明確爲“未對我縣羣衆造成影響,北川也未出現恐慌事件,羣衆的生產生活一切正常”。此外,“我所是合法地給用戶提供地震預警信息服務,組織我所地震預警用戶演習”。

成都減災所在這次回應中直指地震局系統此次動作的出發點:中國地震局耗費國家巨資的系列地震預警項目迄今未能服務一個民衆、或一個工程,卻置民衆和重大工程對地震預警迫切需求於不顧,企圖利用行政權利通過“管幹不分”,打壓國家大力支持的成都減災所成果的轉化和推廣,達到壟斷地震預警服務的目的。

圖 | 演習風波並未終止,四川省地震局推動了續集上演。

這樣的碰撞後來還有 “續集更新”,直到 2019 年。當年 7 月,“國家地震烈度速報與預警工程” 項目副總設計師、副總工程師、中國地震局工程力學研究所副所長李山有在接受《新京報》採訪時稱,有社會公司利用自建簡易臺網,對外無限制、無規則發佈所謂的 “預警信息”,把“誤報” 詭辯爲 “演習”,把對不具有破壞性區域的提醒變爲“預警”,這些都與地震預警的概念和目的相背離,對民衆本身只能起到“狼來了” 的效果。

王暾對於李山有的觀點並不認可。他強調,從科學原理上講,由於地震預警是全自動的秒級響應,其可靠性等性能完全取決於地震預警網,而不是取決於建設地震預警網的機構的行政級別,也不是取決於發佈地震預警信息的機構的行政級別。

中國地震局壓制成都減災所的抓手是地震信息發佈的主體權。他們認爲地震預警信息發佈適用於《防震減災法》第 29 條:“國家對地震預報意見實行統一發布制度…… 任何單位和個人不得向社會散佈地震預測意見。任何單位和個人不得向社會散佈地震預報意見及其評審結果”。

但該條文中提到的是地震預報,而非地震預警。那麼,此條文適用於地震預警嗎?

在《中國應急管理報》的報道中,有中國地震局專家稱,地震預警信息介於預報和速報之間,但偏於預報。而王暾的看法是,地震預警信息不同於天氣預報,是已經發生了的、相對確定的信息,顯然不是預報。

在中國地震局官網,其職能職責文字介紹中只是提到“預報”,而並未提及“預警”。主流學術界的看法是,迄今全世界沒有哪個國家能成功實現臨震預報。

——全世界也只有中國有地震局這一專門爲地震預報而建的政府機構。

中國地震局並不滿足於口頭論戰,還推動相關立法來爭取預警話語權。自 2015 年始,福建、甘肅、雲南、陝西、遼寧等 5 省陸續出臺了規定,強調地震預警信息由省政府通過全省地震預警系統統一發布。

四川地震局也有行動。就在 “演習風波” 後不久,2015 年 9 月 29 日,四川省人民政府法制辦公室公示了《四川省地震預警管理辦法(草案代擬稿)》,其中第 16 條規定:地震預警信息,由省政府授權省防震減災工作主管部門統一發布。其他任何單位、組織和個人不得擅自以任何形式向社會發布地震預警信息。

對成都減災所而言,這個表述無疑關係其生存。10 月 23 日,四川省人民政府法制辦公室召開相關立法論證會。省政府應急辦、省地震局、省科技廳、省教育廳、以及成都、綿陽、廣元、北川等部分市縣地震局、成都高新減災研究所(減災所)、四川大學法學院、及中國地震局、中國政法大學、福建省地震局、防災科技學院的專家和領導與會。據成都減災所網站信息,這次會議上,參會人員特別對地震預警信息的發佈和服務主體是否必須爲四川省地震局進行了激烈的討論。

11 月 6 日,由四川省法制辦地震預警立法調研組(含四川省地震局的人員)到訪成都高新減災研究所,就地震預警信息發佈權和服務權等進行了“深入地探討”。

由於四川省政府主要領導認真聽取成都減災所彙報後,瞭解了地震預警的真實科學特點,此事最終不了了之。

圖 | 2019 年 4 月 18 日臺灣地區花蓮 6.7 級地震地震預警系統處理(第 1 報)。(來源:中國地震局)

出路與思路

持續爭端中,雙方並非沒有善意表露。2017 年 7 月 21 日,時任中國地震局局長的鄭國光在成都接見王暾時指出,中國地震局贊同減災所推動地震預警技術和市場,也允許其它地震預警技術在市場推動。減災所應靠技術、走市場,服務社會;中國地震局應包容各種地震預警技術,支持、容納地震預警技術之間的競爭。地震預警市場需要一個正確的態度來包容多方。

中國政法大學法治政府研究院教授、應急法研究中心主任林鴻潮則表達了對目前地方地震預警規章的質疑。他認爲,成都減災所和中國地震局之爭本質上涉及政府職能轉變的問題,即“地震局把自己擺在一個什麼位置上,到底是監管者,還是壟斷性的服務提供者”。

比如,2015 年出臺的《福建省地震預警管理辦法》第 12 條規定:地震預警信息由省人民政府通過全省地震預警系統統一發布。任何單位和個人未經授權,不得以任何形式向社會發布地震預警信息。

林鴻潮與 2016 年就撰文批評稱,該規定意味着地震預警已經或即將成爲當地政府的一項法定職責,而國家地震速報預警工程仍處於試驗階段,短時間內尚不具備提供服務的能力。那麼這些地方政府要想履行該職責,只能通過向企業購買服務的方式來實現。

在林鴻潮看來,地震預警帶來的影響是改革中國特有的 “管幹一體”、“重幹輕管” 的防震減災體制的良機,使政府徹底從 “運動員” 轉變爲“裁判員”。

需要指出的是,四川省地震局歸屬中國地震局管理,而市縣級地震部門則歸屬當地政府管轄。後者是成都減災所生存和發展空間之所在。

如何擺脫中國地震局系統的阻撓,有中國地震局人士給王暾指出一條出路:成都減災所只提供預警技術和設備支持,而預警信息發佈則以縣市級地震局名義,如此或可避免與中國地震局“明爭”。

這樣的操作在地震局系統中是有先例的。目前的市縣級地震局所佈設的地震監測系統很多來自珠海市泰德企業有限公司的支持,但後者只是提供數字地震監測儀器、軟件和系統。

王暾的態度是,希望各級政府來發布地震預警,以遵從地震預警自身的科學規律,也遵守《突發事件應對法》等法規,還遵守災害預警共性。

從地震預警到多種災害預警,成都減災所對其共性技術做了研究,如今該所針對滑坡預警、泥石流預警、山洪預警等領域打造了多災種預警體系,並在成都市政府的支持下,建立了“成都多災種預警工程研究中心”,成爲中國首個多災種預警領域的工程研究中心。

此外,成都市美幻科技有限公司(下稱美幻科技)是成都減災所的另一面,負責將地震預警的技術轉化爲產品。2018 年,美幻科技入選首批 30 家國家應急產業重點聯繫企業,是中國地震預警領域唯一入選者。

無論如何,雙網並存甚至多網並存已成定局。現在的問題來了:一旦雙網全面建成,對於普通民衆和當地政府及單元機構,該如何選擇地震預警信息?

2020 年,王暾和中國政法大學應急法研究中心主任林鴻潮在《中國應急管理科學》共同發表文章《多地震預警網的必要性、可行性及應用方案》稱,並存兩張地震預警網已是事實了,且不排除其他機構也會建設地震預警網,多地震預警網並存並不會導致社會混亂,且能促進地震預警服務的良性競爭,所以需要打破傳統慣性思維“一個國家只有一個地震預警網”。

該文再次強調,地震預警是技術系統的全自動秒級響應,其性能取決於技術系統自身,與建設機構的行政級別無關,“也沒有任何科學依據表明中國地震局的地震預警網自然比其他地震預警網準確”。

按照這個邏輯,各級各地政府可以指定一個地震預警信息源,該信息源亦可融合多地震預警網的信息。若用戶同時聽見兩個或多個不同預警,則採納更緊急的警報。

地震預警還牽涉制度改革。在王暾看來,政府特別是應急管理部門應做好政策扶持引導,管幹分開,要鼓勵研究機構、企業廣泛參與災害預警網絡建設。“宛若當年快遞給郵政帶來的挑戰,亦或是滴滴優步給出租車行業帶來的挑戰,”王暾把他們遇到的局面作了如此類比。

林鴻潮也表示,在氣象預報行業以及地理測繪領域,政府都已經在逐步開放給社會,併購買其服務;那麼只要其技術符合標準,地震預警一樣可以外包。

有業內人士指出,中國地震局應該站在更高層面來看待地震預警,比如主導技術標準的制定,而不是親自下場做運動員。

地震預警系統是全自動的,是秒級的,只能預授權發佈而不能在地震發生後進行發表權的審批。在這個意義上,只要符合技術標準的地震預警系統,都是可以上線的。

四川省科協地震分會會長龔兆和也在準備寫一份建議書,希望高層應急管理部門重視這個問題,因爲“僅靠在地震部門很難說清楚”。

王暾提出,地震預警乃至災害預警的管理方法、政府社會協同機制,都需要基於科學規律,都需要以民衆的安全爲中心、爲目標,而不是以部門利益爲目標,來制定、完善相關政策法規。

值得注意的是,2019 年 10 月,美國加州正式推出地震預警系統,這個系統通過一款名爲 MyShake 的手機應用軟件提醒公衆。該系統可利用谷歌安卓手機自帶的加速傳感器傳來的縱波數據,計算地震數據從而發出預警(地震縱波幾乎不造成破壞,傳播速度卻遠快於具有破壞性的橫波,這種預警手段利用的就是縱波和橫波之間的傳播速度差)。

谷歌的考量是,即使某國家沒有地震預警網絡,也能利用手機 APP 或本身加速傳感器來探測地震並預警。也就是說,只要是安卓手機,只需內嵌的加速傳感器即可進行地震預警。

這個思路看起來成本更低。王暾表示,美國這個思路基於美國掌握了手機操作系統,屬於系統級、平臺級的原始創新, “我認爲該思路一旦實現,將是對人類的偉大貢獻,它有助於提升全球幾十億人的地震安全問題,具有重大社會價值。”

他還認爲,中國同樣需要在災害預警領域具有系統級、平臺級的創新。

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