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哥斯达黎加的地震预警系统

供稿人:吕玉洁  供稿时间:2008-5-16   关键字:哥斯达黎加  地震预警  
哥斯达黎加位于中美洲南部,东临加勒比海,西濒大西洋,北接尼加拉瓜,东南与巴拿马毗连。其独特的地理位置和地质环境使得哥斯达黎加经常会遭受到地震的侵袭。在整个国家的不同区域以及不同地层深度,都有频繁的地震发生。
 
图1  哥斯达黎加的位置
 
在所有的震源中,太平洋海岸的埋没带是对地震数量和地震等级造成影响最为活跃的因素。而其到中央谷(Central Valley)的距离又使得地震早期预警系统既可行又极为可能运行得十分成功。
 
图2  哥斯达黎加面临的埋没带
 
关于地震空白地带(Seismic gap)是指处于地震活跃的板块边界,但是已经数十年没有发生过大规模地震的地区,因为已经积聚了大量的能量,所以极有可能在未来发生地震。
 
 
图3 尼科亚地震活动空白地带的潜在断裂区域
 
地震预警系统利用了地震波(3-7 km/s)和无线电波(接近光速)速度的不同。地震发生且已探测到后,向其他地区发射信号,这种速度差使得无线电信号可比地震波早点到达其他地区。传感器距离震源的距离越近,无线电波接收器距离震源的距离越远(也即某地区距离震源越远),则无线电波和地震波到达某地区的时间间隔就越大。
 
系统由强震仪网络(strong-motion instruments,又称为accelerometers,加速计)组成,无线电设备把信号发送给控制中心,经事件识别和量化算法处理,如果震级较大,超过设定值,则无线电发射机发送警报信号。事件识别算法可以安装在网络的检测点上,也可安装在控制中心。多余一个探测点发出地震警报信号时才会触发地震预警系统的警报,这样做是为了降低由于噪声、电子或信息传输干扰等方面的影响而导致错误的系统警报的数量。
 
要使地震预警系统达到其效果,对民众进行训练,教会他们如何正确识别警报以及在警报发生后如何进行反应也是极为重要的一个因素。在地震预警系统安装前,就有必要开展这种训练。在整个系统中,民众对警报-哪怕是错误警报-的反应是最重要的。
 
在哥斯达黎加,尼科亚半岛下面有个潜在的破坏性地震源。因此,政府在其附近安置了大量强震仪,以便重点监测。此外,整个哥斯达黎加的太平洋延安地区历史上都曾经历过数次大规模的地震,因此,在其中部署强震仪进行地震预警将有非常大的成功可能性。
 
例如,在尼科亚的地震空白地带,系统的网络由12个强震仪组成,强震仪分布在半岛沿岸40公里的范围内。
 
图4  地震探测点到P波到达圣何塞的时间间隔
 
强震仪实时把数据记录发送给位于埃雷迪亚省(Heredia)OVSICORI-UNA 的控制中心,控制中心的识别算法处理系统把各个站的信号分别进行处理,根据时间的增长率测定地震震级。如果超过一个监测站有强地震警报,则系统发出系统警报,通过无线电报发送信号。学校、公共/私人机构、媒体、配有接收机的公民都可接受到该信号。
 
图5 地震探测点到S波到达圣何塞的时间间隔
 
图4和图5显示的是两个观测点测得的P波和S波分别到达首都圣何塞的时间间隔。是对未来可能发生在尼科亚地震空白地带的地震的模型预测。为了获得发送信号和地震到达的时间间隔,需要扣除掉事件识别算法程序消耗的时间。墨西哥的经验表明,算法处理时间为5秒,如果采用更快的处理器和更有效的算法,则可将时间缩短。
 
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