緊急地震速報

緊急地震速報系統原理圖
緊急地震速報（緊急地震速報，Earthquake Early Warning，縮寫：EEW）是日本在探測到地震後發佈的一種警報，以日本氣象廳為中心進行發佈。2004年開始試驗運行，2007年10月1日正式開始為日本全國提供服務。
日本氣象廳發佈兩種類型的速報：一種面向高級用戶（稱為“預報”，但並非地震預報），另一種面向大眾（稱為“警報”）。

**類型**

**預報**
緊急地震速報（預報），在法律上對應“地震動預報”，由氣象廳或氣象廳授權的“地震動預報業務許可業者”發佈，內容包括地震發生時間、震源、預測最大震度、預測震度4以上的地區名、預測長週期地震動階級1以上的地區名及其震度和用戶所在地預測震度及預測震動到達時間等。
在預測最大震度3以上、預測最大長週期地震動階級1以上、預測震級3.5以上，又或有觀測點的加速度達到100gal時發佈。
通常，在同一次事件（地震）中發佈的速報會多次更新，第一次發佈的預報（第1報）注重速度，此後發佈的信息則會提高準確性。

**警報**
緊急地震速報（警報），在法律上對應“地震動警報”和“地震動特別警報”，根據《気象業務法》規定只由氣象廳發佈，內容只有地震發生時間、震源和預測震度4以上及預測最大長週期地震動階級3以上的地區名。
在預測最大震度5弱以上或預測最大長週期地震動階級3以上時，對預測震度4以上或是長週期地震動階級3以上的地區發佈警報。與預報不同，需要有2個及以上觀測點觀測到震動時才會發佈。
續報則是在未發布警報的地區預測最大震度5弱以上或預測最大長週期地震動階級3以上時，對新的預測震度4以上或是長週期地震動階級3以上的地區發佈。
雖然法律規定預測震度5弱及以上時發佈地震動警報，預測震度6弱及以上時發佈地震動特別警報，但實際發佈時不會有區別。

**集成粒子濾波法**
電話的SIM卡位子，通知地震警報。
集成粒子濾波法（Integrated Particle Filter，パーティクルフィルタを用いた統合震源決定手法，簡稱IPF法），是指由京都大學防災研究所和日本氣象廳共同開發，於2016年12月開始被日本氣象廳投入使用的用來改善同時發生多個地震的情況下發出緊急地震速報的精度問題的算法。

**研發背景**
由於在2011年日本東北地方太平洋近海地震和2016年熊本地震等強烈地震發生的情況下，由於餘震活動頻繁活躍，時不時就會出現多次地震幾乎同時發生的情況。在2016年之前，由於緊急地震速報系統算法的不完善，加之強震後許多地震觀測點和震度觀測點都因停電、海嘯等原因處於數據中斷狀態，在多次地震同時發生的情況下，緊急地震速報所預測的震級和烈度時常過大，造成了多次誤報的情況。以2011年日本東北地方太平洋近海地震和2016年熊本地震為例，由於這種誤報的頻繁出現，使得這兩個地震所處年份的誤報數激增至60次和30次，與其他年份的年平均值11.5次要多出數倍。另外，2013年8月8日因三重縣近海的海底地震儀將觀測到的噪聲當作地震的搖晃，緊急地震速報系統根據該數據判斷出奈良縣發生了7.8級的強烈地震，對奈良縣和大阪府發佈了最大震度為7的緊急地震速報。但實際上這次地震的規模僅為2.3級，沒有觀測到震度1或以上的震動。為提高緊急地震速報的精度，日本氣象廳於2014年首次提出了IPF法的概念，並預計於2015年下半年開始試用，於2016年正式實行。除此之外，加之受到2016年8月因測站電源故障而產生的大誤報的影響，IPF法最終於2016年12月14日開始正式實行。

**算法**
IPF法大致來說即把過去分別進行的震源預測算法整合到一起進行計算。日本氣象廳表示，“即使觀測點的數目很少，也可以同時處理很多信息，所以可以運用此方法在短時間內尋求震源元素，提高信息的可靠性”。以電視屏幕上的“特定人物的自動跟蹤”為例，出現在電視屏幕上的特定人物如果暫時因障礙物隱藏，但粒子濾波法可根據該特定人物的特徵（形狀，顏色等）推測在屏幕中的移動，可以在短暫失去目標的情況下跟蹤該特定人物。通過粒子濾波法進行震源測定，便可以將同時發生的幾次地震分離開。
2018年3月22日起，為解決大地震的烈度預測過小的問題，日本氣象廳開始實行了根據周邊觀測點觀測到的即時烈度預測相關點的烈度的局部無阻尼運動傳播法（即PLUM法），與IPF法結合使用。

**運用**
2017年4月20日，日本福島縣近海和茨城縣北部同時發生了4.8級地震和1.4級地震，已實行IPF法的緊急地震速報系統成功將這兩次地震分離開，被認為是一次成功的案例。然而，2017年8月14日，千葉縣西北部發生4.5級地震，震源深度約102千米。一元法（2016年之前的算法）所算出的震源原本更貼近於實際數據，但IPF法卻在地震發生30秒後將震源誤算成距離實際震源約40千米的地方。雖然預測的烈度在IPF法移動震源之前和之後沒有顯示出很大的差異，但這次誤算也暴露出IPF法在計算深源地震參數時的缺陷。即便如此，經2018年2月第8次緊急地震速報評價改善檢討會成員評定，IPF法對緊急地震速報的精度有著顯著的提升。

**局部無阻尼運動傳播法**
局部無阻尼運動傳播法（全稱：Propagation of Local Undamped Motion法，簡稱：PLUM法，日語簡稱：プラム法）是指由日本氣象廳氣象研究所研發，於2018年3月開始被日本氣象廳啟用的針對緊急地震速報的優化算法，實質上是波場的一種估計算法。該算法不通過震源參數進行測算，不對震源和震中進行定位，僅使用即時觀測到的烈度對其他待測點的烈度進行測算。

**提供方式**

**電視**
NHK發佈的緊急地震速報
《氣象業務法》規定，一旦氣象廳發佈地震動警報，必須立即通知NHK，NHK也必須立即對警報進行放送。
NHK從2007年10月1日開始在電視、調頻、調幅波段中發佈緊急地震速報。在NHK電視頻道中，速報會在提示音（鐘聲）發出時疊加在電視畫面上，在此之後會播放NHK的播音員末田正雄（末田 正雄）的語音：“緊急地震速報，請小心強烈搖晃。”（日文：緊急地震速報です。強い揺れに警戒して下さい。），隨後NHK會插播地震相關消息。如果正在播放的節目是直播節目，則會暫時中斷原有內容，由主持人提示觀眾應如何避險，以及“保險起見請注意海嘯”等信息，若氣象廳發佈海嘯警報，則會進行緊急警報廣播。另外，NHK的緊急地震速報提示音受到版權保護，任何單位和個人使用時需得到授權。
其他電視臺也有類似的警報。部分電視臺的緊急地震速報使用的是NHK的提示音。

**移動電話網絡**
日本三大移動電話運營商NTT DoCoMo、au和Softbank自2007年起開始提供緊急地震速報業務。2007年之後，日本廠商必須在投向市場的3G移動電話支持這一功能；fact|但由於此訊息速報功能為日本初創〔非藉由一般簡訊發送的方法，而是由細胞廣播（cell broadcasting）擴展而成的ETWS〕，因此初期海外廠商在日本銷售和漫遊的手機尚不支持，蘋果公司將日本所販售iPhone手機的iOS 5.0及以上作業系統加上緊急地震速報功能。近年大部分在日本經營運商發售的Android智能手機亦已內置此功能。其他智慧型手機亦可藉由安裝App的方式增加此功能。此服務免費並默認在新移動電話中開啟，無法被使用者關閉。且為避免造成混淆，警報的提醒聲為固定且不允許使用者自行修改。

**有線電視**
JCN出租的EEW接收器
日本的有線電視臺提供價格合理的EEW服務。比如，日本有線電視（JCN）向外出租可接收面向高級用戶的EEW的接收器，其能告知用戶地震的震度和預計到達時間。一些有線電視臺也在FM廣播上播發EEW，並免費提供設備給地方公共團體。

**出現的問題與改善**

**誤報**
日本氣象廳沒有給出緊急地震速報“誤報”的明確定義，現在也已不再使用“誤報”這一名稱（僅在2009年8月25日發佈的緊急地震速報的有關資料中使用過）。目前，日本氣象廳把緊急地震速報出現失誤的情況分成兩種：發佈了緊急地震速報（警報）但觀測最大震度不足4的情況（空振り，原意為“揮棒落空”），和沒有發佈緊急地震速報（警報），觀測最大震度卻達到5弱或以上的情況（見逃し，原意為“沒有出棒”）。
自2007年10月緊急地震速報（警報）開始提供以來，共出現了2次在沒有觀測到震動的情況下發出警報的情況。
*2009年8月25日，千葉縣東方近海發生地震，雖然發佈了緊急地震速報（警報），但實際沒有觀測到搖晃。事後查明發出警報的原因是設置千葉縣南房總市“千葉三芳”地震計的業者在更新軟件時出現失誤，使得實際觀測到震動的約20倍強的震動數據被傳回氣象廳，使得誤報被髮布。誤報導致了很大的混亂。最終氣象廳地震火山部部長和地震火山部管理課長受到“文書嚴重注意”處分，業者受到“指名停止1個月”處分。
*2013年8月8日，氣象廳發佈“奈良縣發生7.8級地震”的緊急地震速報（警報），但實際上沒有觀測到搖晃。原因是在三重縣近海設置的海底地震計觀測到噪音的同時，和歌山縣北部恰好發生了2.3級地震，於是發佈了警報。誤報導致新幹線一時停止運行，事後氣象廳進行了道歉。

**不適當的速報**
2011年東北地方太平洋近海地震發生後，許多地震觀測點和震度觀測點都因停電、海嘯等原因，處於數據中斷狀態，導致緊急地震速報的發佈受到影響，又加上大地震後餘震和誘發地震頻發，常常會有在不同地域幾乎同時發生兩個甚至數個地震的情況，而緊急地震速報系統會把它們看作同一個大地震進行處理，所以經常出現發佈緊急地震速報（警報），但最大震度沒有達到5弱的情況。2016年熊本地震期間，也發生過類似的情況。

**改善**
吸取東日本大震災、熊本地震等帶來的經驗教訓後，日本氣象廳開始著手對緊急地震速報系統進行改善。目前主要的改進措施如下：
*IPF法：全稱為集成粒子濾波法（Integrated Particle Filter），用來改善同時發生多個地震的情況下發出緊急地震速報的精度問題，已於2016年12月投入使用。
*PLUM法：全稱為局部無阻尼運動傳播法（Propagation of Local Undamped Motion），使用各觀測點的即時震度數據來對其附近地區的預測震度進行更新，用於提高緊急地震速報的震度預測精度，於2018年3月22日開始使用。
*利用防災科學技術研究所管理的“S-net”（日本海溝海底地震海嘯觀測網），對於發生在日本太平洋近海的地震，有望最多提前30秒發出緊急地震速報。

**參見**
 地震預警系統- 緊急警報廣播

**參考資料**

**外部鏈接**
  Japan Meteorological Agency: Earthquake Early Warnings date=20180407182858