地震が来る前にどうやって知るのでしょうか？

2022年9月5日12時52分、四川省甘孜州鹿頂県でマグニチュード6.8の地震が発生した。多くのメディアは、地震の前に四川省と重慶市の住民が携帯電話で地震警報を発していたと報じた。重慶のネットユーザーの警告のスクリーンショットには、「64秒後、地震の横波が四川省鹿定市を震源とする重慶市江北区に到達した。警告のマグニチュードは6.9で、揺れはかなり強かった」と記されていた。

（写真提供：光明日報）

2019年6月17日22時55分、四川省宜賓市長寧県（北緯28.34度、東経104.90度）で震源の深さ16キロメートル、マグニチュード6.0の地震が発生した。

マグニチュード6.0の地震波が成都の市街地に到達する前に、成都の多くのコミュニティや学校で「地震警報」のアラームが鳴らされた。地域に設置された拡声器はカウントダウンを使用して住民に地震の波が到来しようとしていることを知らせた。地震後、多くの成都市の住民が地震警報ビデオを撮影し、インターネットに投稿した。成都ハイテク防災研究所と緊急管理部門が共同で構築した中国本土の地震早期警報ネットワークは、この地震の警報に成功した。

地震警報マップ

（画像出典：著者自作）

地震早期警報システムとは何ですか？なぜ地震を警報できるのですか？

地震波は機械的な波であるため、その伝播速度は電磁波よりもはるかに遅くなります。そのため、地震が発生すると、早期警報感知装置は地震波を感知してその情報を早期警報センターに送信します。早期警報センターは計算により早期警報情報を発令する必要があるかどうかを判断します。地震の影響が対応レベルに達すると、テレビやテキストメッセージなどのチャネルを通じて地震早期警報情報が発せられます。地震波が来たら、ある程度の警戒時間があります。

したがって、完全な地震早期警報システムは、感知装置、早期警報センターの計算処理装置、通信装置（早期警報情報発信装置）、早期警報情報受信装置、およびそれをサポートする緊急対応・リスク回避計画の 5 つの部分で構成する必要があります。携帯電話にインストールされたアプリ、テキストメッセージ、テレビ信号を通じて受信された情報は、早期警報情報受信側に属します。

地震早期警報システムの動作原理の概略図

（写真提供：成都ハイテク防災研究院公式サイト）

では、なぜ緊急地震速報システムは地震の発生を警告できるのでしょうか?答えは時差です。

正確に言うと、時間差は 2 つあります。1 つは、地震が発生したときに、震源から地震波を感じるまでの時間差、つまり、異なる地震波の伝播速度間の時間差があることです。地震波には縦波、横波、表面波の3種類があります。縦波は最も速いですが、害は少なく、表面波は最も遅いですが、害は最も大きく、横波はその中間です。このため、「大きな爆竹」を地中に置くと（地震の発生源が瞬間的にエネルギーを放出します）、複数の地震波が次々に伝わるため、私たちが感じるものは短くて連続したプロセスです。震源地に近い波は持続時間が短く、遠く離れた場所では一瞬止まってから再び始まるように見えることもあります。これはあなたの幻想ではありません。

（写真出典：著者提供）

ほとんどの人が知りたくない経験をお話ししましょう。地震が発生すると、人はまず揺れを感じ、次に揺れ、そしてまた揺れ、揺れと揺れを感じます。 3番目の感情が来たとき、地震の本当の被害が始まります。ただ、3 つの波は伝播速度と伝播能力が異なるだけでなく、人々がこれら 3 つの波をどのように認識するかも異なります。震源地から遠く離れた場所にいる人は、より破壊的な地震波である表面波しか感じられないかもしれません。

（画像出典：著者自作）

もう 1 つは、機械波と電磁波の伝播の時間差です。

これは、地震波の伝播速度が一般的に 5km/s から 15km/s の間であるため、機械波間の時間差が比較的限られているためです。特に、甚大な被害をもたらす浅い震源の地震を区別することは困難です。電磁波の伝播速度は300,000km/sであり、伝播時間はほとんど無視できるほどである。これが地震早期警報の鍵です。

ネットユーザーはまだ地震警報情報を写真に撮って避難する時間がある。地震の震度情報はすでに地震警報情報に含まれていますが、地震の1秒1秒が貴重であり、技術者によってその時間が奪われるため、地震警報情報を追加することはお勧めしません。

地震早期警報装置の建設コストが高く、震源地での警報は難しい

もちろん、地震早期警報にも欠点はあります。

一つ目は、緊急地震速報装置の建設コストの問題です。前述の機構概略図に示すように、背面の集中装置は追加の工事を必要とせず、この機能を持つ他の機器と共有できます。しかし、緊急地震速報装置は異なります。理論的には、早期警報装置が構築されればされるほど、装置の精度が高まり、対応もよりタイムリーになります。しかし、コストの面でそうすることができません。そのため、下の図に示すように、地震警報センサーを正確に震源地に設置することはできません。そうすると、警報センサーより先に地震波が到達するエリアが形成されるからです。この地域では、震源が深く、せん断波と表面波の時間差が地震避難計画を実行するのに十分であることを願うしかありません。

（画像出典：著者自作）

第二に、浅い震源の地震の場合、震源地やその周辺地域など、影響が最も大きい地域では、地震警報の時間はほぼゼロか、わずか数秒になることがあります。これは震源が浅いほど縦波と表面波の時間差が短くなり、警報が出るのが遅くなるためです。震源地に近いほど、機械波の受信が早くなり、警報を受信するまでの時間がほぼ同じになるため、震源地近くの人々が十分な避難時間を確保することが難しくなります。実際、地震の影響は震源地付近で最も大きく、これは地震速報の仕組みでは解決できない問題であると言えます。

地震早期警報は、すべての人にできるだけ多くの時間と機会を与えて危険を回避できるように設計されています。 「小さな地震では逃げる必要はないが、大きな地震では逃げることはできない」という言葉には一理あるが、災害発生後に積極的に避難やさまざまな自助行動をとる意識を持つことで、災害に対する抵抗力は向上する。さらに、早期警報メカニズムの推進と各種自動化計画の実施により、地震警報が鳴った瞬間にコンピューターが引き継ぎ、電源を遮断したり、高速列車を緊急停止させたり、危険物が保管されている場所の一部を自動的に閉鎖したりするなどの計画を実行し、地震による二次被害を防ぐことができます。

まとめると、地震早期警報は震源地外の人々に地震波の到来を事前に知らせることができるが、「自然災害に直面してもパニックにならず、秩序正しく協調して生き残る」ためには、より完全な地震防災・減災計画と参加者の適切な地震回避訓練が必要である。

参考文献:

1. 自然災害、第 6 版、Abbott P. 著

2. 地震、火山、その他の地質災害 ジョン・エリクソン著

3. 「自然災害」第4版 著者：陳勇、石培軍

制作：中国科学普及協会

制作者：Jing Bo（中国建材産業地質調査センター遼寧チーム）

プロデューサー: 中国科学博覧会