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        通過Napa地震探析美國的地震應急*

        2015-12-22 07:53:20王亞麗
        地震科學進展 2015年7期
        關鍵詞:加州大學余震警報

        王亞麗

        (中國地震臺網(wǎng)中心,北京 100045)

        1 Napa地震概況

        美國舊金山當?shù)貢r間2014年8月24日3:20,在加利福尼亞州舊金山北灣 Napa發(fā)生MW6.1地震,震中位于(38.238°N,122.348°W),距離Napa市中心西南方向8km,震源深度約為8.5km(圖1)。此次地震是該地區(qū)25年來最大的一次地震。

        該地震發(fā)生在西Napa斷裂,“加州地震破裂預測第二版”(UCERF 2)[1]對該地區(qū)未來30年發(fā)生M≥6.7地震的概率預測低于1%。Napa地震地表破裂具有十分顯著的方向性,烈度圖長軸方向為NW向,其他方向烈度衰減迅速,余震活動較弱。

        地震造成地表破裂從南部的Cuttings Wharf到北部Napa市的Alston Park,總長度約15km[2]。此次地震有感范圍較大,造成1人死亡,100多人受傷,4處房屋嚴重損壞,120處水管破裂,50處火情,42 000個家庭電力中斷,經(jīng)濟損失超過1億美元[3]。

        圖1 Napa地震震中位置及預警時間分布

        2 地震預警系統(tǒng)

        由USGS主持,加州大學伯克利分校、加州理工學院、華盛頓大學和貝蒂-摩爾基金會等多家單位聯(lián)合資助研究的地震預警系統(tǒng),在8月24日的Napa 6.1級地震中成功發(fā)布了預警信號(圖1)。

        預警系統(tǒng)在S波到達加州大學伯克利分校的地震實驗室前提前5s發(fā)出了預警;舊金山提前8s發(fā)出預警;圣荷西提前12s發(fā)出預警[4]。

        美國的地震預警系統(tǒng)遠沒有日本那么先進,地震預警發(fā)出后,24日上午,加州城際火車Caltrain停運,一度造成交通中斷,但民眾持Caltrain車票可以直接改乘公交車,公共交通秩序很快實現(xiàn)正?;?/p>

        3 震后應急響應

        3.1 DYFI系統(tǒng)

        DYFI(Did You Feel It?的縮寫,你那有震感嗎)是USGS開發(fā)的供公眾在線報告震感的系統(tǒng)。該系統(tǒng)提供一套詳細的表格,從如下幾個方面詳細地詢問受訪者所在地的振動狀況:①受訪者經(jīng)歷地震時的狀態(tài)(是否有震感、當時身體狀況、是否在睡覺、周圍其他人有無感覺等);②對振動的描述(晃動的強度、晃動持續(xù)時間、當時的感受、做出何種反應,以及是否站立或行走困難等);③地震的影響(自由懸掛的物體是否晃動、是否有聲音、架子上的物體狀態(tài)、墻上相框類物品的狀態(tài)、家具的狀態(tài)、大件家具的狀態(tài)、墻和柵欄的狀態(tài)等);④建筑物受損狀況;以及其他補充說明[5]。地震當天累計超過8萬民眾在線提交了調(diào)查表。

        系統(tǒng)根據(jù)在線采集的數(shù)據(jù),快速繪制民眾報告的地震烈度及其分布(圖2)。

        圖2 DYFI烈度調(diào)查結果

        3.2 PAGER——全球震后快速評估系統(tǒng)

        PAGER(Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response)通過對比人口分布和地面振動的強度,對地震可能造成的人員傷亡和經(jīng)濟損失進行快速估算,并據(jù)此做出地震應急響應。

        過去USGS主要依賴地震學家的經(jīng)驗和直覺對地震的損失進行估計。為了提高評估的精度,USGS開發(fā)了PAGER系統(tǒng),估算的結果使用4種顏色進行編碼(表1)。

        表1 警報分級及其顏色

        除了直接的警告提示之外,PAGER提供非常重要的補充信息,包括該區(qū)域主要的易損建筑,該區(qū)歷史地震造成的人員死亡情況,潛在的次生災害情況,如滑坡、海嘯和沙土液化等。但該系統(tǒng)并不對次生災害造成的損失進行評估。

        PAGER通常在中強地震后30分鐘內(nèi)產(chǎn)出計算結果,一般在確定了地震的位置和震級后很快就發(fā)布評估結果。但開始的數(shù)分鐘或數(shù)小時內(nèi)的結果可能存在很大的不確定性。PAGER是一個交互系統(tǒng),隨著后續(xù)信息的輸入,會產(chǎn)出精度夠高的結果,必要時更改警報級別。所有的警報內(nèi)容均由系統(tǒng)自動發(fā)布在 USGS的網(wǎng)站上(圖3)[6-7]。用戶需要不斷地尋求最新版本的PAGER結果。

        圖3 震后4天+4小時PAGER系統(tǒng)發(fā)布的估算結果

        3.3 發(fā)布余震概率報告

        由加州大學伯克利分校和USGS共同運轉的北加州地震系統(tǒng)(NCSS)每隔6小時發(fā)布一次未來7天余震發(fā)震概率,包括≥5級的余震、超過主震強度的地震,以及3~5級小地震的發(fā)震概率[4]。

        4 地震科考和研究工作

        Napa地震發(fā)生之后,USGS、加州地質調(diào)查局、加州大學伯克利分校、加州大學戴維斯分校以及NASA JPL等多家政府機關和科研機構,到地震現(xiàn)場進行地表破裂調(diào)查、基礎設施震害評定、地震烈度調(diào)查、GPS以及其他地球物理場的觀測。各研究機構之間開展合作研究,并建設信息共享平臺Clearinghouse,在該平臺分享野外科學考察的成果[8]。

        各研究機構定期召開Napa地震專題研討會,從地震破裂過程、地表形變、發(fā)震斷層模擬、余震分布等多角度對Napa地震開展系統(tǒng)深入的研究工作。

        5 總結

        由于此次地震的震中位置處于Napa葡萄莊園,建筑物非常稀少,加上美國的建筑多為抗震性能較好的木質結構,此次地震僅造成少數(shù)房屋受損,沒有嚴重的人員傷亡。但美國政府機關、科研機構及其民眾對地震的應急響應卻有不少值得一提的地方:

        (1)成功發(fā)布地震預警信號,使得尚處在實驗階段的加州地震預警系統(tǒng)得到了一次成功的案例。預警系統(tǒng)在減少損失方面發(fā)揮了部分作用,及時關閉公共設施,減少地震誘發(fā)的災害。

        (2)DYFI系統(tǒng)利用民眾報告的信息快速確定地震烈度,以及在此基礎上PAGER對死亡人數(shù)和經(jīng)濟損失做出的快速估算,為地震應急警報提供了重要的參考數(shù)據(jù)。

        (3)信息整合度高,從信息的采集、計算到警報發(fā)布,均實現(xiàn)了自動化網(wǎng)絡發(fā)布,效率很高。

        (4)科研工作中提供了統(tǒng)一的資源共享平臺,減少重復性研究工作,提高了效率。

        致謝

        Napa地震發(fā)生當天,本人同USGS的Walter Mooney教授以及中國地震局地球物理研究所碩士研究生陳思文同學赴Napa地震現(xiàn)場進行地震烈度考察,這一經(jīng)歷使本人對美國的地震應急工作流程有了較為深刻的理解,在此對二位一并表示感謝。與USGS門洛帕克科學中心的David Oppenheimer教授以及USGS帕薩迪納Douglas D.Given教授(地震預警系統(tǒng)協(xié)調(diào)人)進行了細致的探討。感謝David Oppenheimer教授對于DYFI系統(tǒng)的詳盡解答,以及Douglas D.Given教授關于美國地震預警系統(tǒng)的介紹。

        [1]2007Working Group on California Earthquake Probabilities.The Uniform California Earthquake Rupture Forecast,Version 2(UCERF 2).(2008-04-14)[2015-01-25].http:∥pubs.usgs.gov/of/2007/1437/

        [2]Dawson T,Kelson K,Wesling J,et al.Surface fault rupture associated with the M6.0south Napa earthquake of August 24,2014.(2014-09-15)[2015-01-25].http:∥www.geerassociation.org/GEER_Post%20EQ%20Reports/SouthNapa_2014/Section%203.pdf

        [3]Dawson T.Seismological and geological observations associated with the M6.0south Napa earthquake.California Geological Survey.(2014-09-16)[2015-01-25].http:∥www.eqclearinghouse.org/2014-08-24-south-napa/files/2014/08/2-Napa-EQ-EERI-PEER-Briefing_Dawson-2014_09_15.pdf

        [4]Aagaard B.M6.0south Napa earthquake USGS real-time products.September 4,2014,USGS.[2015-01-25].http:∥www.cisn.org/advisory/meeting.2014.10.10/CISN_Adv_2014_Oppen_Napa.pdf

        [5]USGS.[2015-01-25].http:∥earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/nc72282711#impact_dyfi

        [6]USGS.PAGER—Prompt Assessment of Global Earthquakes for Response.[2015-01-25].http:∥earthquake.usgs.gov/earthquakes/pager/

        [7]Wald D J,Jaiswal K S,Marano KD,et al.PAGER—Rapid assessment of an earthquake’s impact:U.S.Geological Survey Fact Sheet 2010-3036.2010,Revised November,2011

        [8]South Napa,USA Earthquake Clearinghouse.[2015-01-25].http:∥www.eqclearinghouse.org/2014-08-24-south-napa/

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