1989年10月17日，圣克鲁斯附近的旧金山湾区南部发生6.9级地震，即著名的洛马·普列塔（Loma Prieta）地震。此次地震共造成63人死亡和3500多人受伤。值得一提的是，美国的地震预警系统建设与此次地震有密切联系。

美国地震预警的起源

地震预警是指在地震发生以后，抢在地震波传播到设防地区前，向设防地区提前几秒至数十秒发出警报，以减小当地的损失。地震总是突如其来。因此，人们都希望能够提前收到地震预警。

早在1868年，海沃德断层发生6.8级地震后，《旧金山每日晚报》就发表了社论，提出要建立预警系统。在此后的整个20世纪，伊朗、意大利、日本和墨西哥都在预警系统领域做出了各自的尝试。

1985年美国地质勘探局地球物理学家汤姆·希顿（Tom Heaton）提出了关于预警系统的第一个完整设想。希顿博士的开创性见解超出了他所在的时代，遗憾的是，当年的技术水平不足以支持他提出的系统。但就在几年后的洛马·普列塔地震中，USGS的其他科学家就实现了希顿博士的一些预警理念，来保护海湾地区救援人员的生命。

当年，洛马·普列塔主震造成的强烈震动,使沿尼米兹高速公路（I-880）奥克兰州际公路出现了2.5公里的塌陷。当救援人员忙于救助困在废墟中的人们时，必须时时警惕余震的风险。因此，USGS科学家建立了一个临时系统，每当发生可能会震撼尼米兹区域的重大余震时，就会向工人广播警报。在这套系统运行的六个月中，共发出了3.7级以上地震的12次预警。

1989年10月17日的6.9级洛马·普雷塔地震造成的加利福尼亚州奥克兰州际公路（I-880）高架桥坍塌部分的鸟瞰图。

（图片来源：HG Wilshire，USGS）。

美国地震预警系统的雏形

地震预警系统的基础是广泛而强大的地震仪网络。在美国，第一个区域地震网络是由加州理工学院、加州大学伯克利分校、华盛顿大学等研究机构和大学建立的。这些区域网络和其他网络在2000年由高级国家地震系统（Advanced National Seismic System, 缩写为ANSS）整合协调为一体。

在ANSS形成的同时，地震仪也从模拟记录发展到数字记录，使得它们能够更快，更准确地记录数据。此外，高带宽数据通信正变得越来越普遍，从而使地震台站能够在更远的距离内快速传输数据。

同一时期，一些其他国家也在巨大地震灾害之后开始研发本国的地震预警系统。例如，墨西哥在1985年致命的8.0级格雷罗地震之后于1991年开始其公共地震预警系统，而日本则在1995年6.9级神户地震的冲击下于2007年开始其公共地震预警系统。

美国的科学家们则希望能够在美国国内发生大地震之前，将以往惨痛的教训化为有效的减灾措施，并开始筹措建立覆盖美国全境的地震预警系统，也就是现在被我们称为“ ShakeAlert”的系统。

退休的地震学家大卫·奥本海默（David Oppenheimer）回顾了1989年洛马普里塔（Loma Prieta）地震中使用的地震预警系统原型。

系统开发需解决的关键问题

2006年，美国地质调查局、加州理工学院、加州大学伯克利分校、南加州地震中心与苏黎世的瑞士联邦理工学院结成伙伴关系，为ShakeAlert制定标准。这些标准包括地震网络设备的规范，需要怎样的数据分析才能满足预警信息的要求，以及如何最好地将警报快速分发给用户，以便他们采取保护措施。

毕竟，地震预警不仅仅是发生地震时通知人们的问题，这还涉及到确保他们获得的地震信息是及时且有意义的，并确保他们知道应采取何种防护措施。

因此，预警系统的关键是信息化技术，从而实现在发生潜在的破坏性地震之前，将可能的危害告知人们。该功能还需要升级和增加现有地震传感器网络中设备的密度，以及改善信息技术基础设施和科学认识，以便更加准确地估算用户所在位置的地面震动强度。

图为一位电子技术人员对位于旧金山湾区的ShakeAlert地震传感器站进行维护。这些站点包括强运动加速度计，太阳能电池板和电池电源系统，以及用于与更广泛的ShakeAlert网络进行通信的通信和遥测设备（来源：Paul Laustsen，USGS）。

“速度”对于人们在震动到达他们的位置之前获得警报至关重要。地震预警的开发和测试表明，预警时间的长短取决于地震台与震中的距离，用户与震中的距离以及接收警报的方式。因此，公众和其他用户终端可能会在震动到达他们的位置之前，之中或之后收到警报。

美国地震预警系统诞生

2012年，由美国地质勘探局，华盛顿大学和俄勒冈大学运营的ANSS区域网络太平洋西北地震台网加入了始于加利福尼亚州的地震预警工作。

2014年，国会开始向USGS提供拨款，使USGS及其合作伙伴能够建立该系统并继续进行地震预警研究。

2017年，在将早期采用者的反馈纳入ShakeAlert系统后，USGS将ShakeAlert提供给整个西海岸的精选技术用户。

2018年，经过相关机构的紧密合作及数十年的工作，USGS宣布ShakeAlert已“准备就绪”，可实现系统覆盖内个人用户端的自动预警。

下一阶段的目标是，通过于2019年初发布的手机应用程序，在洛杉矶市测试限定范围的公共预警信息发布。

随着传感器网络的扩展以及ShakeAlert用户的数量和类型的增加，USGS ShakeAlert地震预警系统将继续得到改进和完善，以更好地满足其用户的需求。