日本地震防灾尖端技术一瞥

　　日本，这个国土面积虽然只有37万平方公里、约占全球陆地1/400的国家，却集中了全球发生的约四分之一的地震灾害。记得笔者初次留学日本时，印象最深的就是贴满地铁列车车厢里的一幅宣传画。上面赫然写着：日本平均每天会发生30次以上的有感地震。每天30次，合着每小时就会地震一次多！这是多么可怕的一个数字！

　　然而，就是这样一个地震、火山爆发等自然灾害频繁发生的国家，却形成了自有的一套应急管理模式，成为世界上应急管理卓有成效的国家之一。2004年10月23日，日本新泻中越发生6.8级地震，这是日本继1995年1月13日阪神大地震后最为严重的一次地震。然而有统计数字表明，在这次地震中日本死亡的人数仅为40人。

　　日本在应急管理方面所取得的成绩，与日本政府对灾害预警等科技的巨大投入是密不可分的。据了解，近 40 多年来，包括科学研究在内的日本防灾预算在国家整个年度财政预算中始终保持在 6%－7% 左右，发生特大灾害时这个比例还会有明显提高。

　　下面就简单介绍一下21世纪日本已开发或正在开发的地震防灾软件技术。

　　计算地震震动的次数——高密度地震震动监控仪

　　日本安装了有史以来最多，也是世界上最多的强震计（计算强烈震动的地震仪器）。1993年，以日本奥尾岛为中心，遭遇了巨大的海啸灾害。海啸致使北海道西南海面和兵库县南部发生地震。为了使海啸警报发布得更为迅捷，避免更多地域遭受地震的侵袭，日本气象厅以此为契机，将全国的强震观测点扩大到了约600个。此外，地震后不久，日本政府与神户海洋气象台的通信曾一度中断，通过这个经验教训，日本在通信手段上做出了改进，将NTT线路分成两个回路，与此同时，气象官署和都市部门也能够利用卫星进行通信。而日本消防厅则在全国每个市町村都分别安装了一台强震计，科学技术厅也在全国铺设了由1000台强震计构成的地震观测网（K-NET）。这样一来，通过安装密度比过去高达数十倍的强震计，就能够正确且迅速地获得地震发生时震动强度的分布状况，这是巨大的进步。而且，如果能够由这些计算地震震动的观测网络积累震源附近强烈震动的相关数据，加深对地震震动强度以及空间分布的认识，就可以把它们进一步反映到建筑物的设计上。

　　下面以该强震计算网络中密度最大的横滨市和东京天然气公司为例，来做一介绍。横滨市于1997年完成了由市内150个观测点和3个中心构成的高密度强震计算网。强震计的安装以2km的间隔覆盖了整个市内，地震发生后3分钟内，通过NTT的ISDN专用线路收集震级等信息，将它作为判断灾害刚发生时应做出何种应对措施的数据资料，同时尽快将震级数据传达给相关机构。此外，利用这些震级信息，立即建立起能够对建筑物受损程度等做出判断的体系。通过分析之前由强震计网络所获得的地震记录，我们可以发现，即使在邻近的地域，震级也会发生2级左右的差异。因此，在没有建立高密度观测网络之前，我们无从知道的有关地震震动的实际数据，现在也变得能够轻而易举地获得了，这不能不说是一个巨大的进步。

　　东京天然气公司在兵库县南部地震发生的1年前，就已经构建了由331个强震计组成的观测网，完成了SIGNAL这一早期受害预测体系的建设。SIGNAL体系是通过专用无线由强震计发来相关的地震信息和地理信息系统（GIS），并利用该系统上所配备的地基、埋设管道、建筑物等数值地图信息，对地震受害程度进行推测。之后，随着地震计和通信设备等技术的开发，即使在根据地震摇晃的强度对天然气管道进行自动切断的地区控制台（降低天然气压力的设备），也实现了对地震摇晃的强度以及天然气流量的远程监控。21世纪初，该监控体系全面完工，能够监控到日本整个首都圈中约3600个地区控制台中的地震震动情况。这确实堪称为世界首屈一指的地震观测网。

　　跑在地震波的前面——早期地震检测体系

　　实时地震防灾体系在日本和美国都非常盛行。其中处于领先地位的有日本JR公司在新干线等列车中配置的优来达斯（UrEDAS）系统。当地震来临时，列车需要做出紧急停车等最为迅速的应对措施。但是，高速行驶中的列车没法立即停下来，因此在大的震动来临前检测到初期的小的震动，或者是在震动降临到铁路之前，在震源的附近能够检测到地震的震动，就成为对地震发出警报的两个不可或缺的手段。优来达斯等早期地震检测系统运用的就是这一原理。通过在单一地点观测到的P波（最快的地震波）初动部，瞬时对地震的震级和震源位置做出推定，赶在S波（S-wave or secondary wave速度仅次于Ｐ波）来临之前发出信号，赶在地震波之前使列车减速或停车。

　　据了解，在日本气象厅，已经在研究开发这种能够赶在地震波到达之前发出警报、类似于优来达斯的系统。