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强震即时警报

强震即时警报（英语：Earthquake Early Warning，缩写：EEW），又称地震预警、地震速报，是台湾在地震发生后发布的警报，针对部分地区利用地震波传递速度的差异，在较具威胁性但速度较慢的S波、面波到达前，通过电脑软件、移动应用程序、灾防告警细胞广播讯息系统等方式预先通报，以争取数秒到数十秒的预警时间。[1]:1[2][3]2014到2018年交通部中央气象署总共对314个地震发布强震即时警报，台湾岛内地震平均在地震发生后17.3秒对外发布警报。[4]:102

地震发生后震源向外传播P波、S波，地震观测站接收到速度较快的P波后，将观测资料传到中央气象局，中央气象局分析计算这些资料，并抢在S波到达前对外发布警报
交通部中央气象署的强震即时警报系统

原理 编辑

地震发生时，地震的能量借由地震波传递，地震波根据振动方式分为P波、S波与面波，P波传递速度约为每秒6到7千米，S波传递速度约为每秒3到4千米，面波传递速度则小于S波。S波的振幅通常较P波大，且S波的水平向振动对房屋结构较具破坏性（面波因包含较多水平向长周期能量也会影响结构物），因此S波的破坏性较P波强。通过传递速度较快而先抵达的P波预估破坏性较强的S波的振动大小，并在S波抵达前发出警报，争取数秒到数十秒的预警时间，愈靠近震中的地区预警时间愈短。[3][5]:6

类型 编辑

 
国家地震工程研究中心于2013年台北国际发明暨技术交易展展示的现地型强震即时警报系统

强震即时警报可分为区域型（或称前端侦测型）、现地型与复合型[6]:30[7]。区域型（前端侦测型）是在地震发生后，利用震中附近的地震站所观测到的地震波，快速计算出地震震级、震中位置与震源深度，并以此预估各地区的烈度与地震波到达的时间，再利用快速通信技术通知各地区。[8]区域型采用较多地震站的资料，需要较长的时间才能完成计算，但精确度较高，适用于距离震中较远的地区，交通部中央气象署所发展的强震即时警报系统即属于区域型。[3]现地型是利用P波的振动值，预估之后到达的S波的振动大小，并对当地提出警告。现地型采用单一或少数几个地震站的资料，较区域型快完成运算，在接近震中地区有较快速的预警，但精确度较低，适用于距离震中较近的地区，[3]国家地震工程研究中心即致力于现地型强震即时警报系统的研发[9]。复合型是结合区域型与现地型[6]:30，具有两者的优点[10]，速度较快且较精准[11]，发展单位有国家地震工程研究中心、三联科技股份有限公司等[12]。

历史 编辑

台湾地震预警系统设计的动机是1986年11月15日花莲地震，里氏震级为6.8级，此次地震主要的灾情发生在距离震中120千米外的台北地区，S波传递至少需30秒。[13]1994年中央气象局在花莲装设地震预警的雏形系统，1998年停止监测，测试结果为对于花莲地区的地震，平均可在地震发生后20秒得到震中位置与地震震级，震中位置误差平均为22千米，地震震级误差为0.7级。[6]:142001年中央气象局开始进行强震即时警报成效的测试[14]。2004年中央气象局开始执行“强地动观测第三期计画－发展强震即时警报系统”，在2009年完成项目时已将地震测报所需时间缩短至30秒内。[15]2008年国家实验研究院所属国家灾害防救科技中心、国家地震工程研究中心及国家高速网路与计算中心开始与中央气象局合作研发强震即时警报系统[a][9]。

2011年国家地震工程研究中心公开发表现地型强震即时警报系统[17]。2013年中央气象局完成开发强震即时警报接收软件并开始安装于台湾中小学[18]:21[19]，2014年中央气象局开始全面对中小学发布强震即时警报[20]，截至2014年9月，已安装接收软件的学校数量为3500所以上。[21]2014年国家地震工程研究中心开始与中华民国教育部及中华民国科技部合作在中小学建置地震预警系统[22]。2014年中央气象局与企业合作，推出强震即时警报移动应用程序（app）提供大众使用。[23]2014年12月18日国家地震工程研究中心和中兴保全公司共同发表“地震预警服务”[11]，截至2016年12月，有多所中小学与科技厂商采用。[24][25]

2016年5月3日中华民国行政院表示灾防告警细胞广播讯息系统（又称灾防告警系统）加入中央气象局的地震信息，自即日起开始通过手机提供地震速报与地震报告的消息[b]；[27]5月4日中央气象局说明灾防告警系统于5月起与地震速报系统介接先行营运测试[28]；5月6日花莲县近海发生里氏震级4.7级的地震，灾防告警系统首次发送地震报告；[29]5月12日宜兰县外海发生里氏震级5.8级的地震，灾防告警系统首次发送地震速报；[30]5月31日台湾东北部海域发生里氏震级7.2级的地震，灾防告警系统第二次发送地震速报。[31]2016年8月23日中央气象局与东森电视合作，自即日起开始通过电视提供地震速报的消息；[32]9月1日宜兰县外海发生里氏震级4.8级的地震，东森电视的东森新闻台首次推送地震速报。[33][34]

2017年7月31日中央气象局举办“强震即时警报发布条件调整说明会”[35]；2018年1月中央气象局调整强震即时警报发布条件，将地震震级4.5级以上调整为地震震级4.5级以上且预估有县市政府所在地的烈度达到3级以上。2020年4月6日中央气象局提升强震即时警报系统性能，台湾岛内或近海的地震可加速至地震发生后10秒完成计算并发布。[36]2021年5月1日中央气象局调整灾防告警系统发布条件，统一针对预估烈度达到4级以上的县市发送地震速报。[37]2022年1月1日中央气象局调整灾防告警系统预估烈度的参考点，除原县市政府所在地外新增25个参考位置。[38]

作业流程 编辑

中央气象署强震即时警报系统的作业流程分为触发侦测、地震定位与发布决定三步骤。首先中央气象署将地震仪资料传到中心站的电脑，利用地动振幅变化量与背景噪声的比值进行地震的触发侦测，超过门槛时即为触发状态，当触发测站超过5个时，地震触发成立，纪录触发测站的P波到时与位移振幅。接着利用P波到时计算地震发生时间、震中位置与震源深度，地震震级则利用P波振幅计算[c]，随着测站资料传回电脑持续计算与更新，当达到发布条件时即对外发布[d]。[1]:2-3发布后持续计算，若计算出的地震震级与原先相差0.5级以上或震中位置与原先相差20千米以上时发布更正报。[40]:4中央气象署发布文件的格式为XML，内含地震发生时间、地震位置、地震震级等地震震源参数，接收端收到后利用最大地动加速度（英语：Peak ground acceleration）（PGA）衰减公式[e]与地震波传递速度，预估烈度与地震波到时。[1]:3

国家地震工程研究中心校园地震预警系统的站点分为主站与副站，主站利用强震仪侦测振动信号，将信号传到主机运算，判断是否发出警报，警报通过广播系统发布，主机并将警报传到附近的副站（距离主站约20－30千米内），副站接收到警报后利用广播系统发布。[41]:17-18国家地震工程研究中心校园地震预警系统亦可集成中央气象署的区域型强震即时警报系统，以适用不同震中距的情况。[41]:23

传播形式 编辑

电脑软件 编辑

地震速报讯息是中央气象署推出的电脑软件，提供学校、消防、军方等单位使用，[42]:68此软件在接收到中央气象署服务器发送的警报，快速计算预估烈度与S波抵达时间后跳出视窗，显示所在地的预估烈度、S波抵达剩余时间，并播放警示音。[43]地牛Wake Up!是个人开发的电脑软件，提供一般民众下载使用，此软件在接收到强震即时警报后，显示所在地的地震波到达剩余时间、预估烈度、震中位置等地震消息，并播放语音。[44]

移动应用程序 编辑

中央气象署与民间厂商共同开发出数个强震即时警报移动应用程序，提供民众免费下载，[45]中央气象署也于2016年7月推出自行开发的移动应用程序[46]，提供强震即时警报、地震报告、海啸信息等服务。[47]这些程序利用网络接收中央气象署发送的强震即时警报，显示震波到达剩余时间、地震震级、预估烈度等地震消息，并以推送、声音、震动等方式提醒用户。[48][49]

灾防告警细胞广播讯息系统 编辑

灾防告警细胞广播讯息系统是台湾利用细胞广播技术，在短时间内大量发送地震速报、土石流警戒、公路封闭等防灾警示消息到手机，即时通知民众的系统。[50]根据台湾电信运营商的测试，消息从电信运营商传到手机约需要2到10秒。[51]中央气象署在侦测到地震震级5.0级以上，通过此系统针对预估烈度达到4级以上的县市发送地震速报，接收到消息时手机会强制发出警报音效与自动跳出警告文字。[52]

电视 编辑

中央气象署与电视媒体合作，通过电视推送地震、海啸、大雷雨等警示消息，[53]合作媒体有东森电视、三立电视、TVBS、中天电视、中国电视、大爱电视、民间全民电视、公共电视、中华电视、镜电视与台湾电视[54]。当中央气象署侦测到地震震级5.0级以上且预估有县市政府所在地的烈度达到3级以上时，即通过网络发送警报至电视台，由业者将地震消息插播至节目画面。[42]:70

发布情形 编辑

  除特别注明外，此条目或章节的时间均以台湾标准时间（UTC+8）为准。

中央气象署 编辑

在2014到2020年，中央气象署的强震即时警报系统对发生于台湾岛内或台湾近海的地震，可在地震发生后20秒内对外发布警报，对距离震中70千米以外的地区提供预警。[55]:43[56]:44[57]:45[58]:46[59]:51[60]:53[61]:53以2014年5月21日花莲凤林地震为例，当日上午8点21分14.0秒，花莲县凤林镇发生里氏震级5.9级的地震，地震发生后15.4秒，中央气象局的强震即时警报系统完成初步地震信息之定位，并通过电脑软件“地震速报讯息”通报各县市消防局、气象站与中小学；地震发生后3分42秒，中央气象局完成地震报告并对外发布。[55]:49此次地震中央气象局的强震即时警报总计发送至2703部电脑共花费0.482秒[40]:9，震中位置误差为2.4千米，地震震级误差为0.1级，距离震中约50千米以外的地区有数秒到数十秒的预警时间，分别为台中都会区、嘉义都会区约10秒，台北都会区、台南都会区约20秒，高雄都会区约30秒。[55]:46中央气象局在2016年通过灾防告警细胞广播讯息系统发送6次地震速报[62]，2017年发送4次地震速报，2018年发送23次地震速报，2019年发送10次地震速报，2020年发送11次地震速报，2021年发送34次地震速报，2022年发送41次地震速报，2023年发送13次地震速报。[63]

中央气象署强震即时警报系统[4]:104
年度 发布个数 岛内发布
平均时间（秒） 		岛外发布
平均时间（秒） 		岛内震中位置
误差平均值（千米） 		岛外震中位置
误差平均值（千米） 		岛内地震震级
误差平均值（级） 		岛外地震震级
误差平均值（级）
2014 37 16.0 26.0 3.9 20.3 0.3 0.3
2015 67 17.9 26.6 4.5 21.8 0.2 0.3
2016 67 18.6 26.0 5.2 20.4 0.3 0.4
2017 56 15.4 33.1 2.5 46.1 0.2 0.4
2018 87 18.8 22.6 5.3 5.8 0.2 0.2
平均 17.3 26.8 4.3 22.9 0.2 0.3
中央气象署强震即时警报系统[60]:53[61]:53
年度 发布个数 岛内震中位置
误差平均值（千米） 		岛外震中位置
误差平均值（千米） 		震中位置
误差平均值（千米） 		地震震级
误差平均值（级）
2019 37 4.86 25.58 12.7 0.21
2020 37 2.9 20.4 13.3 0.3

国家地震工程研究中心 编辑

国家地震工程研究中心在学校建置现地型地震预警系统，另有接收上述主站预警消息的副站，[64]:19、91截至2018年12月，已有21个主站、3419个副站。[65]以2015年2月14日台东外海地震为例，当日上午4点6分31.8秒，台东县外海发生里氏震级6.3级的地震，[66]各个站点距离此次地震的震中约83到230千米，现地型系统可提供18到30秒的预警时间。[67]:39

综合 编辑

2016年2月6日上午3点57分27.2秒，高雄市美浓区发生里氏震级6.4级的地震[f]，地震发生后约12.6秒，中央气象局发布强震即时警报；[69]地震发生后7分12秒，中央气象局发布正式地震报告。此次地震中央气象局的强震即时警报总计发送至1096部电脑共花费0.127秒，[70]:2-3各县市学校接收比率为6.8%到49.3%[71]，震中位置误差为5.66千米，地震震级误差为0.3级，[72]距离震中50千米内的屏东、高雄与台南地区几乎没有预警时间，嘉义以北的地区有5秒以上的预警时间，[73]台北地区有49秒的预警时间[42]:66，各县市政府（不含金门县政府、连江县政府）所在地有0到52.3秒的预警时间，预估烈度为1到5级。[70]:4国家地震工程研究中心的校园地震预警系统（现地型）在这次地震于所设站点可提供3.8到32.8秒的预警时间，距离震中70千米内的站点可提供3.8到10.4秒的预警时间。[64]:36、80

2018年2月6日下午11点50分42.6秒，花莲县近海发生里氏震级6.0级的地震[g]，地震发生后约17秒，中央气象局发布强震即时警报；地震发生后5分25秒，中央气象局发布正式地震报告；[75]:11-12下午11点51分2秒中央气象局通过灾防告警细胞广播讯息系统发送地震速报，发送区域为花莲县、宜兰县、新北市、台北市；[76]下午11点51分3秒电视台插播地震速报消息[75]:44。此次地震中央气象局的强震即时警报发送至2934部电脑共花费0.141秒[77]，各县市学校接收比率为30.3%到81.2%[75]:14，各县市政府（不含金门县政府、连江县政府）所在地有0到39.7秒的预警时间，预估烈度为2到5级。[78]:8-9国家地震工程研究中心的现地型地震预警系统在这次地震于所设站点可提供0到20.9秒的预警时间[79]:3-4。中央气象局的预警盲区半径约为55千米，国家地震工程研究中心的预警盲区半径约为23千米。[79]:9

应用与合作 编辑

强震即时警报可应用于民众紧急避难应变、高速交通工具及时减速、电梯自动停止、瓦斯管线自动关闭等防灾措施[18]:14[80]。截至2019年，台湾有4300个以上的学校、交通主管机关与防救灾单位已安装强震即时警报接收软件，[81]以学校而言，在接收到强震即时警报后，可利用广播、电子看板等方式发出警报，进行疏散或就地庇护。[40]:82014年有9个单位（学术单位和民间厂商）与中央气象局地震测报中心签订“合作推动地震资讯传递服务契约”，提供强震即时警报传递服务与开发相关应用，包括警报广播、地震警报器、移动应用程序等，[55]:472015年合计有12个单位与中央气象局签订合作契约[56]:48，2016年合计有15个单位与中央气象局签订合作契约[57]:49-50，2017年合计有11个单位与中央气象局签订合作契约[58]:50，2018年合计有13个单位与中央气象局签订合作契约[59]:56，2019年合计有14个单位与中央气象局签订合作契约[60]:57，2020年合计有15个单位与中央气象局签订合作契约[61]:57。国家地震工程研究中心亦与中华民国科技部、中华民国教育部及民间业者合作建置现地型地震预警系统，此系统配合演练与自动化控制，可降低伤亡与损失。[82]

局限 编辑

预警盲区 编辑

由于强震即时警报系统需要收录震中附近的地震波资料，且资料处理、通信系统传输需要一定时间，此段时间内地震波仍持续传播，所以接近震中的地区接收到警报时，S波可能已经到达，无法做出预警，这些没有预警时间的地区称为预警盲区。[3][8]区域型强震即时警报系统以发生于台湾内陆的地震而言，平均约需要18到20秒才能发出警报，预警盲区为距离震中50－70千米以内。[83]:5台湾岛的南北长约400千米，东西宽约150千米，以区域型系统而言，若大地震发生于岛内，台湾会有大范围在盲区内，这些区域由于近震中，地震动强、灾害严重。[5]:8以921大地震的重灾区为例，距离震中在100千米以内，区域型系统的预警时间不到10秒。[67]:38现地型强震即时警报系统的预警盲区为距离震中20－30千米以内[7][84]。以921大地震为例，现地型系统可以分别为台中县大里市（今台中市大里区）、新竹科学园区、台北市大安区争取7、17、27秒的预警时间，[83]:6分别距离震中43、105、152千米[84]。

误报与漏报 编辑

若短时间内地震连续发生，会影响强震即时警报的精确度，可能造成遗漏或误报。测站背景噪声、人为干扰、通信质量不佳等因素也可能造成误报，[8]例如因为落雷或监测仪器不正常运作而在没有发生地震时发布警报[3]。2016年11月12日上午11点30分左右，国家地震工程研究中心于嘉义30所中小学设置的地震预警系统在无地震的情况下发布警报，原因为港坪国小的跑道施工，重机具辗压造成振动，触发警报系统并传到其他学校所造成。[85]中央气象局的强震即时警报系统在2018年2月花莲地震序列中，2月4日下午9点56分41秒里氏震级5.8级地震发生后1分钟的里氏震级5.1级地震漏发，2月6日下午11点50分42秒里氏震级6.0级地震发生后3分钟的里氏震级5.0级地震漏发。[78]:21-242022年9月18日下午8点44分，台南市及台东县分别发生地震，时间相差不到1秒，导致强震即时警报系统将两起地震判断为同一起，产生误报。[86]

连线问题 编辑

大地震发生时，电力、通信可能中断，造成观测、计算与通信系统无法正常运作，导致强震即时警报系统无法运作或产生更大误差。[3][87]在强震即时警报移动应用程序方面，接收消息会受到开发者的技术能力、手机是否上线、网络是否畅通、距离震中远近等影响。[88]2016年4月28日前后台湾东部发生数十起地震，有民众反映程序失效，收不到消息。[89]2020年10月7日有移动应用程序厂商于系统升级时，发出921大地震的警报。[90]在灾防告警细胞广播讯息系统方面，接收消息会受到电信运营商的技术、手机型号（是否符合规范）的影响。[42]:69

实际应用 编辑

2015年4月20日中央研究院提出《大规模地震灾害防治策略建议书》[91]，建议书中提到台湾“未能充分运用即时预警资讯，及早应变”，台湾在强震即时警报系统的研究并不比日本的紧急地震速报系统差，但是在实际应用上大幅落后，主要原因为“灾害型地震之差异”、“法规与政策”与“产学落差”。[92]在地震消息传递合作方面，中央气象局以地震消息传递影响很大为由，合作契约仅与机关或公司单位签署，个人开发者无法签署。[93]电脑软件“地牛Wake Up!”由个人开发，开发者曾经表示中央气象局不接受授权申请，无法直接获取强震即时警报。[44]

备注 编辑

  1. ^ 国家灾害防救科技中心负责系统的推动，国家地震工程研究中心负责技术的研发，国家高速网路与计算中心负责通信管道的评估及规划[16]
  2. ^ 地震报告自2018年5月15日起停止通过灾防告警细胞广播讯息系统发送[26]
  3. ^ 经验关系式为 ， 是警报使用的地震震级， 是P波垂直向位移的最大振幅（厘米）， 是震源距离（千米）
  4. ^ 对外发布的警报采用强震即时警报系统产生的第三报，第一报、第二报不采用[39]
  5. ^ 公式为 ， 是最大地动加速度， 是地震震级， 是震源距离， 是场址效应
  6. ^ 中央气象局于2016年3月修改为里氏震级6.6级[68]
  7. ^ 中央气象局后续修改为里氏震级6.26级[74]

参考资料 编辑

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