地震分为几级(地震分类)？
中国地震局工程力学研究所马强研究员
中国地震局工程力学研究所李善友研究员 。
中国地震局厦门海洋地震研究所金星教授 。
陈晓飞，中国科学院院士，中国南方科技大学
地下岩石的突然错动引起地震，其能量以地震波的形式向四面八方传播 。岩石破裂面越大，地震震级越大；地震离震中越近，地面运动越剧烈 。强烈地震造成山体滑坡、坍塌和人员伤亡 。
我们无法阻止地震，但面对地震灾害，人类不会坐视不管 。我们在不断地认识地震，防御地震，把地震对人类社会的影响和损失降到最低 。目前科技的发展还不能在地震发生前准确预测地震发生的时间、地点和大小，但是我们能不能在破坏性的地震波到来之前，在地震发生后提前打个招呼呢？
1.什么是地震预警？
地震发生时，地球中有两种体波，一种是P波(压缩波，质点振动和传播方向都是一样的)，来的时候让人感觉上下晃动；另一种是S波(横波，质点的振动方向与传播方向垂直)，来的时候让人感觉接近水平晃动 。p波跑得快，每秒传播约6公里，S波跑得慢，每秒传播约3.5公里 。横波振动的振幅更大，横波携带的能量是纵波的几倍到几十倍 。其水平剪力是造成结构破坏的重要因素 。
【地震的分级 地震有几级】图1 5.8级地震强震台站记录的南北向地震动记录
(震中距60公里，震源深度10公里，P波达到10秒左右，S波达到17.5秒左右，S波和P波时差7.5秒 。S波的振幅约为P波的5倍，能量约为P波的25倍)
如果能在震后携带更多能量的S波到来之前甚至P波到来之前几秒，以警报的形式告知地震动可能的震级或潜在的破坏程度，公众就能获得紧急逃生的时间，而高铁、危化企业、医院手术室等 。可以提前采取地震应急措施，从而减少人员伤亡和社会财产损失 。这就是我们所说的地震预警 。
图2地震预警信息的应用
以2008年汶川地震为例，如图3所示 。地震发生后，利用现有的网络密度，我们可以在地震发生后10秒内第一时间估算出地震发生的位置和大小 。此时S波以震中为中心，扩散约33公里 。S波已经到了这个地区，没有地震预警时间 。我们称之为“预警盲区” 。而盲区之外的可能受损区域，却能在S波到来之前，甚至是P波到来的几秒钟之前，得到关于临震波的信息 。比如地震烈度11度的北川，S波到来前有近20秒，地震烈度10度的青川县有一分钟，地震烈度6度的Xi安，预警时间甚至接近三分钟 。在其他地区，如武汉、北京、上海等 。，在感觉到地震前几分钟就可以获得地震信息，这样会减少地震带来的恐慌 。
图3汶川地震横波传播示意图
2.地震预警系统如何实现？
地震预警系统是一个实时、全自动、高效率、24小时连续运行和处理的技术系统 。其实现和减灾效果需要高密度的地震观测网络、低延迟的通信网络、高可靠性的自动处理系统、多渠道的应急信息发布系统、有效的应急避险和应急处理措施 。系统组成如图4所示 。
图4地震预警系统的组成
3.地震预警的技术难点
地震预警的核心技术是利用离震源最近的少数台站的初始地震信息，快速判断地震，测定地震参数，进而预测尚未波及的地震动的震级、烈度分布、影响范围和影响程度 。其技术环节包括从地震监测数据的噪声和干扰中准确区分地震信号，实时估计地震的位置和震级，实时预测地震波的传播和地震烈度场的分布，实时预测可能发生的灾害 。其理论和技术难点主要体现在:
(1)使用的信息极其有限 。为了满足地震预警的高时效性要求，只能利用震源附近有限数量台站极其有限的记录波形信息来识别地震，确定地震位置和估计震级，进而预测地震波尚未传播的地方可能的地震动震级 。一般来说，地震的基本参数是在三个监测台的地震P波到达并触发后估计出来的 。此时，触发站的数量和获得的不完整波形信息增加了出错的概率，降低了结果的准确性 。
(2)大地震的破裂还没有完成 。地震发生时，地下岩石不是瞬间破碎的，而是以一定的破碎速度破碎的，一般低于S波速度 。以2008年汶川地震为例 。事实上，它的地下破裂面长达300多公里，宽约40公里 。破裂从汶川开始，向东北方向延伸，破裂持续时间约90秒 。对于地震预警，当我们在地震发生10秒后估算地震的震级时，其破裂长度只有30公里左右，不到最终破裂的十分之一 。根据传来的地震波信息，估计地震震级在6.5级左右，会导致预警信息发布的范围小于实际破坏范围 。但需要注意的是，地震预警的处理是连续的，随着时间的推移和触发台站数量、记录长度的增加，结果会越来越接近真实值 。
(3)难以实时确定地震破裂的模式和方向 。根据现有理论和技术的发展，利用少数台站有限的波形信息，仍然难以可靠地实时判定大地震的破裂是单边的还是双边的，破裂将向哪个方向发展，这也会造成预测的烈度场与实际情况的偏差 。
(4)涉及监测、传输、处理和发布的全自动实时系统 。地震预警系统是一套涉及诸多环节的复杂自动化系统，需要监测、传输、处理、发布、接收等子系统的实时、协调、可靠运行 。系统的复杂性也决定了其实现的难度 。
4.地震预警技术的局限性
地震预警可以在破坏性地震波到来之前提供紧急预警信息，是减轻地震灾害的有效手段之一，但其原理和技术实现本身也决定了其局限性 。该原则本身的局限性主要体现在:存在预警“盲区”的可能性，可用于应急处理的时间以秒为单位，损害越严重，该区域可用于预警的时间越短，预警时间长的区域损害越小 。技术本身的局限性主要体现在:一是自动实时系统存在误报、漏报的风险；二、处理中“快”与“准”的矛盾会导致过放区和漏放区 。
随着监测技术的提高，监测网密度的增加，处理技术的发展，其局限性可以在一定程度上降低，但不可避免 。还是要多措并举，降低地震灾害风险 。
图5地震预警技术的局限性
5.中国地震预警系统建设进展
中国“国家地震烈度速报预警工程”于2018年正式启动，计划用5年左右时间，在华北、南北地震带、东南沿海、新疆中天山、西藏拉萨等重点地区形成地震预警信息服务能力 。按照“边建设边服务”的原则，四川、云南、河北等省作为工程建设的“先行先试”省份，早已打通了包括地震监测、数据处理、信息发布、信息接收在内的地震预警系统全链条，四川等部分地区已开始试点提供地震预警信息服务 。目前，尽早捕捉地震波信号的实时地震监测网建设已接近尾声，核心处理软件经过多年试运行已经成熟 。北京国家数据处理中心和全国省级数据处理中心建设有序推进，统筹利用广播电视媒体、移动电话服务、应急广播和专用终端的应急地震信息网络实现全覆盖 。由政府主导、社会参与的信息发布机制正在建立，相关技术标准和法律体系正在逐步完善，正在实现“跑赢地震波，在大震来临之前打个招呼”的二级地震预警服务目标，分钟级地震烈度、基本地震参数、地震动参数、震源参数、地震灾害评估等防震减灾应急服务产品正在更加完善 。可以预期，丰富的应急地震信息服务产品将在减轻地震灾害、保障地震安全、服务社会发展等方面发挥越来越重要的作用 。
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