ShakeAlert系统丨美国地震预警的发展

美国长期致力于发展地震预警系统。 早在 20 世纪六七十年代， USGS 在加州中部开发了一套地震监测系统，它能够快速确定区域地震的震级和震中位置。

大约在同一时间， USGS 和 加州理工学院 （Caltech） 共同在加州南部运行了一套区域地震台网。此外， USGS 还利用密集台网建成了 ShakeMap系统 。

这些早期地震监测系统的发展为后来 ShakeAlert系统 的形成奠定了基础。

系统概述

ShakeAlert 地震预警系统 由台站观测系统、数据传输系统、数据处理与警报中心、测试与认证平台、信息发布系统及终端用户六部分组成。

ShakeAlert 地震预警系统的系统架构

当地震发生时，台站负责记录 地震动数据 （包括强震动数据、宽带数据、大地测量数据等） ，数据传输系统负责将数据发送到 数据处理中心 。处理中心利用两种预警算法 （EPIC 算法和FinDer 算法） 实时估计震级、震中位置和发震时刻等参数信息，确定发布预警及预警区域。

在接收到预警信息后，用户可以及时采取保护措施，从而减少地震造成的人员伤亡和财产损失。

发展历程

2006 年， USGS 开始同多个合作伙伴共同研发 地震预警系统 ，目的是在美国西海岸的加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州建立公共地震预警系统，即 ShakeAlert系统 。

系统发展历程

ShakeAlert系统的发展历程可以分为四个阶段。

研发阶段

2006 年， USGS 与美国加州大学伯克利分校（University of California, Berkeley, UC Berkeley）、Caltech、南加州地震中心（ Southern CaliforniaEarthquake Center, SCEC）和瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）共同开发名为 “ShakeAlert” 的地震预警系统。

2009年，加州率先完成了系统的基本建设，并实时测试了ElarmS算法的可行性。

测试阶段（Look but don’t act）

2012 年，USGS、Caltech、UC Berkeley 和华盛顿大学 （University of Washington, UW） 联合开发并运行名为“CISN （California Integrated SeismicNetwork） ShakeAlert”的 地震预警系统 ，并于同年1月面向测试用户发布实时测试通知。

在测试阶段，用户可以查看警报信息，评估系统性能，但不可以采取任何行动。

试验阶段（Act in error-tolerant ways）

2016 年 2 月，加州正式运行 ShakeAlert 1.0 版本 （Production Prototype 1.0） ，并向早期试点用户发送预警信息。 2017 年 4 月，太平洋西北部地区正式运行 ShakeAlert 1.2 版本 （Production Prototype1.2） 。至此，系统的覆盖范围已扩大至俄勒冈州和华盛顿州。

在试验阶段， ShakeAlert 1.2 系统的预警信息只发给试验用户，并未向公众发布。试验用户可以采取适当行动，但不可以发布公共警报，例如企业可以提醒员工采取保护措施。

公共警报阶段（Public as private institutional act）

2018 年 10 月， ShakeAlert 2.0 版本正式启动第一阶段的公共警报，开始向加州、俄勒冈州和华盛顿州的公众发布地震预警。与此同时，ShakeAlert的地震台网也逐步向洛杉矶、旧金山湾区及西雅图等地拓展。

2019 年 10 月 17 日，USGS与合作伙伴开始在加州全州测试ShakeAlert系统，并启动第三阶段的公共警报。

目前， ShakeAlert 2.0 系统的用户多为公用事业、医院、运输系统和教育部门等。用户可以根据接收到的预警信息采取措施 保护生命 和 财产安全 。经过十余年的发展，加州ShakeAlert系统的研发已基本完成。

未来 USGS 与其合作伙伴将继续与其他各州相协调，逐步将ShakeAlert系统扩展到美国西海岸其他地区。

资料参考：《美国 ShakeAlert 地震预警系统 2.0 版本的发展》刘赫奕，宋晋东，李山有。

来源：济震微讯