日本国内的防灾技术

从地震到海啸、再到火山爆发、暴雨、洪水、山体滑坡、龙卷风、暴雪等自然灾害,它们对于整个世界来说都是越发巨大的风险。日本饱受暴雨、地震和火山活动的洗礼,对这些灾害并不陌生。受此影响,这个国家参与了大量与灾害相关举措的制定。
用于指导快速并安全地疏散的各种系统和手册
2007 年以来,智能手机已安装有地震预警系统,可在地震发生前立即发出警报。此系统的问世在世界上尚属首次,它可以基于大地震发生前几秒或几十秒时所产生的最初小震动而发出警报,提醒人们做好疏散准备。该系统会使用地震仪和地震强度计侦测日本气象厅所提供的震动数据(全国约有 690 个监测点),以及国家地球科学和灾害预防研究所的地震观测网络的数据(全国约有 1000 个监测点)。智能手机还可以访问不同网络提供商所提供的灾难信息板服务和各种紧急响应应用程序,从而使用户能够通知朋友和家人自己是否安全。同时,还有一个面向来自海外的外国游客的信息提供应用,他们能够借此免费接收紧急事件的最新情况。
地震前期预警信息将通过网络运营商发送至智能手机,并通过电视和电台进行广播。
“安全提示”应用可向非日本籍居民发布信息。它能够向用户通报即将来临的地震、海啸、火山爆发和其他紧急事件,并就预防中暑、人防、疏散等方面发布通知。此应用支持包括英文在内的 15 种语言。从左至右:日文版、英文版、中文版(简体/繁体)、韩文版(照片由 RC Solution Co. 提供)
地方政府也在积极参与到防灾措施之中。在东京,当局会向每户家庭派发一本名为“东京防灾(灾害预防)”的灾害指南手册。此手册也可以在东京都政府官方网站上免费浏览,包括英文、中文(简体/繁体)和韩文版本。在 2016 年庆州地震袭击韩国时,这本指南的韩文版曾在网络上引发热议。
东京都政府发布的《东京防灾》手册的英文版本。手册内容涵盖地震、暴雨、山体滑坡、火山爆发、恐怖袭击、传染疾病等相关防灾信息,所涉及灾害种类十分广泛。(图片由东京都政府提供)
在救援作业中使用无人机和机器人
无人机已通过各种方式被广泛使用,目前正为灾害进行特别研发。“第三只眼无人机系统”可通过热红外侦测人员,将之成像并投射为三维立体轮廓,从而协助确定待救援人员的位置和状况。这些信息将与负责救援的各方共享,能够帮他们迅速找到救援目标。该系统已完成试运行,有望在未来由消防和警察部门所采用。同时,能够代替人类执行救灾任务的机器人也已被开发出来。当灾难发生时,救援机器人 Quince 能够进入并侦查地下设施和建筑物内部等危险场所,这样人就不必亲临险境了。Quince 已经成功在地震和其他灾害现场中进行过部署。
第三只眼无人机系统上的三维轮廓投影。这个系统可利用人工智能,自动分析和识别滞留在无法从地面看到的地方(如建筑物内部或屋顶)的幸存者的图像,并能够将此信息实时发送给负责救援的各方。(照片由 Rock Garage 提供)
Quince 的设计初衷是代替消防员进入并调查化学品、放射性和爆炸灾难现场。(照片由东北大学田所实验室提供)
利用新技术预测突降的局部暴雨和海啸所造成的破坏
突降的局部暴雨(在日本被称为“游击型暴雨”)可能是难以预测的,但目前已经有一款免费应用颠覆了这一看法。此应用会使用可在三个维度上侦测雨云的雷达,并在现有的雷达技术的帮助下,识别出游击型风暴的种种迹象。同时,由东北大学牵头开发的系统业已问世,它可用于判断大地震后随之而来的海啸的高度、范围、受到波及的人数,以及建筑物在海啸中的受损程度,而这些信息可在 30 分钟内发出。
游击型暴雨预测应用程序 3D Amagumo Weather 在 2021 年 7 月 30 日时的屏幕截图。(图片由 MTI Ltd. 提供)右侧是日本超级计算机富岳的照片,在 2020 年 6 月的国际超级计算大会上,该设备被评为全球最快的超级计算机(照片由 RIKEN 提供)。它基于每 30 秒收到的最新测量数据可运行 1000 次模拟,以此用于预测未来 30 分钟内发生游击型暴雨的可能性。
随着超级计算机的发展,人们可以预测“游击型暴雨”等快速多变的气象情况。
右侧是使用气象雷达测量的东京中部的降雨分布图。照片由 RIKEN 提供
日本借助自身在自然灾害方面的经验,开发出了一系列灾害预防技术,其中一些已出口到亚洲和其他地区,包括泰国所使用的防汛技术,土耳其的地震波防控和基础隔震技术,以及智利的海啸防护技术。本文介绍的这些最尖端技术在未来也可能被出口至世界各地,在灾难现场中得到实际应用。