地震预警者王暾:突破世界级难题,在秒针上全力抢救生命

2020年7月12日,同样的预测在河北省唐山市出现了。

当天早上6时38分,河北省唐山市古冶区发生5.1级地震。在距离唐山市130多公里的天津市,一些早起的市民在自家电视机里看到了提前33秒发出的地震预警信息:“地震横波将在33秒(倒计时)后到达……”“河北古冶正发生4.8级左右(后修正为5.1级)地震,天津市将震感轻微,请合理避险。”事后证实,作为震中的唐山市也收到了提前3秒发出的预警。

发出信息的是大陆地震预警网,背后是由由科学家王暾创建,并牵头成立由四川省政府授牌的地震预警四川省重点实验室。

一个四川科学家的人生选择

1974年,王 暾出生在四川。1995年,他本科在浙江大学获得工学学士学位,后又在1998年和2001年分别获得北京理工大学硕士学位和中科院力学研究所博士学位。2001年到2007年,他留学美国,获得美国康涅狄格大学理论物理博士学位。2007到2008年,他在奥地利科学院从事博士后研究工作。

2008年汶川地震的时候,在奥地利读博士后的王 暾给达州的父母打电话,但是总也打不通。第二天他看到家乡灾区照片上同胞所遭遇的苦难,王暾哭了。让他想不明白的是,本来电磁波的速度远快于地震波,也就是说本来地震是可以提前预警的。如果提前5秒预防就能避免80%左右的死亡!可是当时中国预警网的建设是一片空白,大家只能听天由命。王暾发现日本在2007年就研制出了一套地震预警系统,这挽救了数以万计日本国民的生命。

王暾意识到自己或许可以解决地震预警的技术问题,“我所学的力学跟波的传播有关、物理学分析波,地震预警其实是对波的监测和分析,同时我还有电子软硬件方面的实践能力。从技术的角度,我的知识范畴刚好覆盖了地震预警研究需要的。”

王暾立刻做出一个决定:“回国!建立中国人自己的地震预警系统!”

汶川地震一个月后,他离开奥地利科学院,回国研发地震预警。研发需要大量资金投入,他东拼西凑了300万后,直奔人才市场,最终挑了7个干将,创建了成都高新减灾研究所,开始“闭门造车”。

王 暾认为,地震预警的原理并不复杂:在可能发生地震的区域安装大量的地震预警传感器,当地震波即将到达地表时,传感器监测到震动,将数据以电波的形式传到预警中心,再通过网络传到手机、电视和其他终端设备上,向机关、民众、企业发出警报。

没有官方背书,没有研发经费,要做出国内第一套预警系统,他孤注一掷。

研发初期,一点轻微的抖动都会让报警器响起来,在现实中就是误报,会造成重大损失。但如果该响的时候不响,就是漏报,损失可能更大。王暾回忆,攻克技术难关那段时间,自己做梦时想的都是“地震了!”

除了技术问题外,资金压力更是要命。前期研发持续地烧钱,2010年,减灾所渡过了艰难的一年。从国外带回来的自筹资金见底,最窘迫的时候,单位账户里只剩一块四毛钱。有专家认为“汶川地震后一千年、两千年可能不会再有大地震”,地震预警技术即使有了也没有发挥作用的机会。拿不到工资的技术人员甚至要倒贴钱买设备,一些人相继离开了。

“没钱了,技术还知道什么时候研发出来。”2010年7月1日,王暾拉上这最后的13人,没有从经济回报的角度 “画饼”,而是告诉大家伟大的事业都是要经过巨大磨难的。“把即将坠落的减灾所的人心收拾了一下,让他们没有散架。”

又撑了半年多,2011年4月10日的一个早上,王暾收到了第一条预警信息,他很激动。他开始凑钱,东拼西凑筹不到两千元,买了一台视频监控设备,他要把预警效果录下来。”

9天以后,减灾所再次收到来自汶川地区的预警信息。王暾立刻给中国地震局的一名专家打了电话。“听了我的介绍,他的声音就发抖。”

2011年4月25日,王暾的减灾所正式宣布,地震预警试验成功,中国首次地震预警信息发出。同年9月,减灾所与成都市防震减灾局对外公开提供预警服务。2011年以后,王暾和减灾所渐渐为更多的人知道,之后,“成都造”地震预警开始响彻全国乃至全球。

2013年3月,减灾所建成世界上最大地震预警系统,覆盖40万平方公里。2013年,减灾所成功预警了芦山7级地震,也是中国首次成功预警7级强震。

秒级响应的地震预警系统

据了解,地震预警系统是一个全自动的物联网,可实现全自动的秒级响应。

地震预警系统主要是通过在主要地震区布设密集的地震预警监测仪,利用电波比地震波传播速度快的原理,在地震造成破坏前几秒到几十秒,发出地震预警警报,提醒民众及时避险,让重要工程紧急处置以减少经济损失和次生灾害。

而电视地震预警则是利用电视网络在电视周边,发生强震的时候,电视就能够自动地弹出几秒到几十秒的警报,以便在强震到来之前,老百姓在看电视的时候,就能够提前避险。

目前技术已经允许的情况下,只要机顶盒能够有地震预警的喇叭,在电视关着的时候,也能够自动地发出警报。

目前,大陆地震预警网已经成功预警了57次破坏性地震。

自从大陆地震预警网启动以来,王暾面对过很多质疑声。人们问他:“离震中越近的地方预警时间越短,越远的地方预警时间越长,那预警还有多大意义?”“震中的预警时间只有1—3秒,能减少多大的损失?”

王暾坚持认为,哪怕只减少一个人的死伤,对社会而言也是有价值的。他经常引用一组第三方研究数据:当地震预警时间为3秒时,可减少14%的人员伤亡;地震预警时间为10秒时,可减少39%的人员伤亡;地震预警时间为20秒时,可减少63%的人员伤亡。

“几秒钟确实太短了,但有3秒钟总比没有好,早一秒都能拯救很多人。有3秒钟时间,我们可以躲在桌子下,或者到卫生间去;有5—10秒钟,一楼的人就可以疏散到楼外。对于化工厂、核电站来说,几秒钟足以关闭电磁阀、关停核反应堆了。我们测算过,如果汶川地震时有预警,可以减少2万—3万人的死亡。”王暾说。

芦山地震时,成都的一名市民在收到28秒预警信息后,从家里紧急避险到楼外。十几分钟后,他回到家里,发现天花板上的吊灯已经砸到地面上。

2017年8月8日,四川九寨沟发生7级地震,同在阿坝州的汶川县立即中断所有电视节目,紧急插播地震预警,比地震波抵达时间提前了54秒;四川广元、甘肃陇南、陕西汉中等6市42所学校自动同步应急响应。

2019年1月3日,四川珙县发生5.3级地震,宜宾一所学校提前14秒收到预警,引导师生紧急避险。从学校监控里可以看到,当警报声响起后,正在上课的学生们迅速而有序地跑出了教学楼。

除了普通民众,国家重大工程单位也曾获益。2018年10月31日,四川西昌发生5.1级地震。当时西昌卫星发射中心正在进行火箭发射的准备工作,在提前10秒收到预警后,对相关设备进行了紧急处理,保障了工作人员和国家财产的安全。

这些都是秒级地震预警系统保护生命安全的实际案例。

“王大胆”的人生逻辑

王暾有个外号叫“王大胆”,是同事起的。他刚回国时,很多人觉得他研发地震预警技术“不够资格”,因为虽然拥有理论力学和理论物理学两个博士学位,王暾却从未做过与地震相关的研究工作。

那时,他经常遇到一些难以回答的质疑:

“国家地震局都还没搞出地震预警技术,你们能搞出来?

“就算你们能搞出来,能比日本的技术还先进吗?”

“我们买日本的技术不行吗,非要自己搞?”

王暾不服气。他在美国康涅狄格大学读书时,曾经与两位诺贝尔奖得主有比较深入的交流。王暾觉得他们确实很聪明,但并不是遥不可及的,“在理论物理领域,聪明人太多了,能走到最前沿、做出顶尖成果,其实是有一定偶然性的。当然,这种运气建立在主观努力的基础上”。

见识过世界顶尖科学家后,王暾觉得中国人在科技领域的自信应该再多一些。“那些前沿技术,一定要美国人、欧洲人、日本人做了我们才敢去做吗?他们没碰过的领域,我们就做不成?”

尤其是看到中国高铁的发展轨迹后,王暾更加坚定了这种信念。他记得,2002年前后,中国高铁刚起步时,很多人讨论一个问题:如果高铁真这么好,为什么美国不搞?

“科技创新一定是干别人没干过的事。别人已经做过了,你还能当第一吗,还能赢吗?!”王暾常常这样回应。

要让全中国、全世界知道地震预警技术

王暾读中学的时候,《人民日报》持续报道了中国在高温超导体方面的创新的一系列成果的文章。这件事影响了他对传播、对媒体的理解。“我回国后没有时间写论文了,但地震预警技术和服务必须让全中国人知道,让老百姓知道,以及中国地震预警领域存在的亟需解决的机制障碍。”

目前,尼泊尔已经与中国大陆地震预警网实现了互联互通,2019 年8月15日,印度尼西亚气象气候和地球物理局与成都高新减灾研究所合作,在印尼首都雅加达联合举行印尼地震预警系统建设启动仪式,采用减灾所的全套技术系统建设印尼地震预警网,并交接了地震预警设备。联合国教科文组织防灾部门也在关注中国科学家的研究成果。

有日本访问学者做了对比,王 暾团队研发的地震预警系统比日本的盲区小30%,而预警速度快30%!

由于成都高新减灾研究所的研究领域已经从单一的地震预警延伸到多灾种预警,包括滑坡、泥石流等,王暾连续参加了两届由联合国教科文组织、世界气象组织举行的“联合国多灾种预警会议”,并在2019年的会议上作为中国唯一发言代表介绍中国多灾种预警研究进展。

王暾给地震预警系统起名为ICL,意为“关爱生命组织”。王暾最渴望的是打通地震预警的“最后一公里”,让更多人快速收到预警信息。

王暾介绍说,中国地震预警的传感器已经延伸到了中国大陆所有省市区,覆盖面积达到220万平方公里,覆盖中国地震地区人口的90%,下一步希望和社会各界一起把地震预警作为基本公共服务传到其他省市区域,以及全国范围内公众手中。

但距离这一目标还需要三个方面的努力。王 暾认为,第一,要把地震预警功能内置到更多的电视和手机上,目前已经应用到省内很多机构的APP上,希望将地震预警系统内置到微信、QQ、支付宝、百度、今日头条的平台;第二,需要各地政府授权发布地震预警信息,一直以来自然灾害的预警只能政府机构才能发布;第三,对公众进行地震预警系统的全面科普。目前研究所在技术和科普上进展较快,尚未解决的是,拿到各级各地的应急管理部门的授权书,以开通地震预警服务。

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