梁曉聲

全世界大約20％的大地震發生在日本，在那裡發生的大地震，若非傷亡慘重，不太引起關注。6月14日巖手縣地震能成為國內的頭條新聞，除了汶川地震之後的感同身受之外，恐怕還因為國內媒體報道說日本氣象廳提前10秒準確預報了這次地震。於是時評家們紛紛發表「日本氣象廳提前10秒預測地震令人尊敬」、「為什麼日本能提前10秒預報地震」的評論，批評國內地震局此前「地震預測目前仍是世界難題」、「地震難以預報」的說法是在推卸責任，地震在現在究竟能否準確預報，一時又成為話題。
這其實是把事先的預測預報和事後的預防預警混為一談了。這就好像有人看到了閃電後，準確「預報」幾秒種後會打雷。其實閃電和打雷是同時發生的，只不過光波速度比聲波快得多，遠處的人們先看到閃電，再聽到打雷，所以可以利用時間差發出「打雷預報」。這次日本的「地震預報」也是類似的「打雷預報」，它不是在地震發生前做出的預測，而是在地震發生後，利用不同地震波的傳播速度不同產生的時間差，和地震賽跑，趕在地震波前頭發出預警。
地震在地下震源發生後，釋放出的能量以兩種波的形式傳播，一種是擠壓岩石產生的壓縮波（簡稱P波），它的振動方向與波的傳播方向一致，所以又叫縱波，它讓地面上下顛簸；一種是剪切岩石產生的剪切波（簡稱S波），它的振動方向與波的傳播方向垂直，所以又叫橫波，它讓地面左右搖晃。橫波比縱波強得多，振幅是縱波的3～10倍，是造成地震災害的主要因素。但是橫波的傳播速度較慢，大約每秒4公里，而縱波的傳播速度大約每秒7公里。 於是不難想到，能否利用這兩種波速的時間差，一旦監測到縱波，就趕在破壞性強的橫波到來之前發出預警呢？預警的時間可能只有幾秒或十幾秒，雖然來不及疏散人群，但是來得及採取切斷煤氣、停止發電、停駛高速列車等措施，防止次生災害。如果距離震中足夠遠，預警時間甚至有可能長到幾十秒。汶川地震的震中映秀與受災最嚴重的北川的直線距離約120公里，如果在映秀監測到縱波後就立即向北川發出預警，那麼北川就可以有約30秒的反應時間，甚至足以組織學生撤離教學樓了。
原理雖然簡單，要據此建一個全國性地震預警系統，卻不容易。至少要具備三個條件：首先要有密集的地震台網，及時監測全國各地的情況。日本在全國建了1000個地震台，大約20公里就有一座。其次，對收集來的數據要能做高速、有效的分析、估算。不僅要能快速確定震中，而且還要根據初步監測到的縱波估計出地震的強度，向可能被地震危及的地區發出預警。日本規定只有在烈度達到5弱以上時才發出預警。烈度和震級不一樣，震級是根據地震在震源釋放的能量大小測定的，烈度則是根據地震在各地的破壞程度估計的，在日本烈度達到5弱時，抗震性能較差的房屋牆壁可能出現開裂，書架可能會倒，大致相當於中國烈度的7度。此外，有關部門還要能對預警做出快速反應。收到預警後，電視台、電台自動播放通知，電廠自動停電，電梯自動在最近的樓層停下、開門，等等。
這是一個昂貴的浩大工程，在現在也只有日本有開發它的財力、能力和意願。日本自2004年2月起開始測試全國地震預警系統，到2006年6月止，共發佈了855次預警，其中只有26次是假警報，效果似乎不錯，因此在2007年10月正式投入使用。正式使用後該系統暴露出很大局限性，都是在數據分析、計算上出了問題。今年1月26日石川縣地震，預警系統估計烈度只有4，所以沒有發出預警，而實際烈度是5弱。4月28日沖繩縣宮古島地震，預警系統倒是發出了預警，但是是在地震發生10秒後發出的，比橫波慢了4秒，而且實際烈度只有4，而不是估計的5弱。5月8日茨城地震更離譜，預警系統在地震發生近1分鐘、做了9遍計算後才確定這次地震的烈度為應該發出預警的5弱，這時地面已搖晃了40秒了。當時很多人批評這個耗資巨大的系統沒有用處，氣象廳的人辯護說那是因為這些地震都處於預警的邊緣，如果是更大的地震就會估計得更準。果然，這次巖手縣地震發生4秒後即發出了發生5弱（後修正為6強）地震的預警，讓附近的仙台有了10秒以上的準備時間。究竟因此挽救了多少生命還很難說，但顯然挽回了人們對預警系統的信心。
除了實際使用中的問題，預警系統還存在無法克服的矛盾：破壞最嚴重的震中地區來不及預警，離震中越遠則預警時間越長，但是地震破壞也越小，就越不需要預警。不過，這是目前人類能想到的最好的地震預警方法了。有人說現在能預警10秒，以後就能預警10分、10小時……乃是不瞭解預警原理的浪漫想像。和地震賽跑，受制於地震波速度，提高成績的餘地很小。