1989年10月17日，聖克魯斯附近的舊金山灣區南部發生6.9級地震，即著名的洛馬·普列塔（Loma Prieta）地震。此次地震共造成63人死亡和3500多人受傷。值得一提的是，美國的地震預警系統建設與此次地震有密切聯繫。

美國地震預警的起源

地震預警是指在地震發生以後，搶在地震波傳播到設防地區前，向設防地區提前幾秒至數十秒發出警報，以減小當地的損失。地震總是突如其來。因此，人們都希望能夠提前收到地震預警。

早在1868年，海沃德斷層發生6.8級地震后，《舊金山每日晚報》就發表了社論，提出要建立預警系統。在此後的整個20世紀，伊朗、意大利、日本和墨西哥都在預警系統領域做出了各自的嘗試。

1985年美國地質勘探局地球物理學家湯姆·希頓（Tom Heaton）提出了關於預警系統的第一個完整設想。希頓博士的開創性見解超出了他所在的時代，遺憾的是，當年的技術水平不足以支持他提出的系統。但就在幾年後的洛馬·普列塔地震中，USGS的其他科學家就實現了希頓博士的一些預警理念，來保護海灣地區救援人員的生命。

當年，洛馬·普列塔主震造成的強烈震動,使沿尼米茲高速公路（I-880）奧克蘭州際公路出現了2.5公里的塌陷。當救援人員忙於救助困在廢墟中的人們時，必須時時警惕餘震的風險。因此，USGS科學家建立了一個臨時系統，每當發生可能會震撼尼米茲區域的重大餘震時，就會向工人廣播警報。在這套系統運行的六個月中，共發出了3.7級以上地震的12次預警。

1989年10月17日的6.9級洛馬·普雷塔地震造成的加利福尼亞州奧克蘭州際公路（I-880）高架橋坍塌部分的鳥瞰圖。

（圖片來源：HG Wilshire，USGS）。

美國地震預警系統的雛形

地震預警系統的基礎是廣泛而強大的地震儀網絡。在美國，第一個區域地震網絡是由加州理工學院、加州大學伯克利分校、華盛頓大學等研究機構和大學建立的。這些區域網絡和其他網絡在2000年由高級國家地震系統（Advanced National Seismic System, 縮寫為ANSS）整合協調為一體。

在ANSS形成的同時，地震儀也從模擬記錄發展到数字記錄，使得它們能夠更快，更準確地記錄數據。此外，高帶寬數據通信正變得越來越普遍，從而使地震台站能夠在更遠的距離內快速傳輸數據。

同一時期，一些其他國家也在巨大地震災害之後開始研發本國的地震預警系統。例如，墨西哥在1985年致命的8.0級格雷羅地震之後於1991年開始其公共地震預警系統，而日本則在1995年6.9級神戶地震的衝擊下於2007年開始其公共地震預警系統。

美國的科學家們則希望能夠在美國國內發生大地震之前，將以往慘痛的教訓化為有效的減災措施，並開始籌措建立覆蓋美國全境的地震預警系統，也就是現在被我們稱為“ ShakeAlert”的系統。

退休的地震學家大衛·奧本海默（David Oppenheimer）回顧了1989年洛馬普里塔（Loma Prieta）地震中使用的地震預警系統原型。

系統開發需解決的關鍵問題

2006年，美國地質調查局、加州理工學院、加州大學伯克利分校、南加州地震中心與蘇黎世的瑞士聯邦理工學院結成夥伴關係，為ShakeAlert制定標準。這些標準包括地震網絡設備的規範，需要怎樣的數據分析才能滿足預警信息的要求，以及如何最好地將警報快速分發給用戶，以便他們採取保護措施。

畢竟，地震預警不僅僅是發生地震時通知人們的問題，這還涉及到確保他們獲得的地震信息是及時且有意義的，並確保他們知道應採取何種防護措施。

因此，預警系統的關鍵是信息化技術，從而實現在發生潛在的破壞性地震之前，將可能的危害告知人們。該功能還需要升級和增加現有地震傳感器網絡中設備的密度，以及改善信息技術基礎設施和科學認識，以便更加準確地估算用戶所在位置的地面震動強度。

圖為一位电子技術人員對位於舊金山灣區的ShakeAlert地震傳感器站進行維護。這些站點包括強運動加速度計，太陽能電池板和電池電源系統，以及用於與更廣泛的ShakeAlert網絡進行通信的通信和遙測設備（來源：Paul Laustsen，USGS）。

“速度”對於人們在震動到達他們的位置之前獲得警報至關重要。地震預警的開發和測試表明，預警時間的長短取決於地震台與震中的距離，用戶與震中的距離以及接收警報的方式。因此，公眾和其他用戶終端可能會在震動到達他們的位置之前，之中或之後收到警報。

美國地震預警系統誕生

2012年，由美國地質勘探局，華盛頓大學和俄勒岡大學運營的ANSS區域網絡太平洋西北地震台網加入了始於加利福尼亞州的地震預警工作。

2014年，國會開始向USGS提供撥款，使USGS及其合作夥伴能夠建立該系統並繼續進行地震預警研究。

2017年，在將早期採用者的反饋納入ShakeAlert系統后，USGS將ShakeAlert提供給整個西海岸的精選技術用戶。

2018年，經過相關機構的緊密合作及數十年的工作，USGS宣布ShakeAlert已“準備就緒”，可實現系統覆蓋內個人用戶端的自動預警。

下一階段的目標是，通過於2019年初發布的手機應用程序，在洛杉磯市測試限定範圍的公共預警信息發布。

隨着傳感器網絡的擴展以及ShakeAlert用戶的數量和類型的增加，USGS ShakeAlert地震預警系統將繼續得到改進和完善，以更好地滿足其用戶的需求。