地震紧急预警信息设计与
公众避险行为倾向：
来自多模态情景模拟实验的发现
吕孝礼 徐浩 朱宪
作者简介:
[1]
吕孝礼，清华大学公共管理学院长聘副教授、应急管理研究基地副主任；[2]徐浩（通讯作者），厦门大学公共事务学院助理教授；[3]朱宪，加拿大麦吉尔大学博士研究生。
文章来源：
《中国行政管理》2023年第10期，已在中国知网上线，感谢读者推荐，同时也感谢作者同意授权转载。
发表时间：
2023/10/25
版块分类：
前沿文献（推送前知网下载量：414）
PDF全文：
点击链接<
地震紧急预警信息设计与公众避险行为倾向：来自多模态情景模拟实验的发现
>可下载PDF全文（有效期7天）。
摘要：
一些国家和地区已尝试通过手机终端发布地震预警，并采用了不同模式的信息设计，然而何种信息设计更适合中国公众尚缺少研究支撑，且多数研究关注预警文本而对文本之外的多模态要素关注较少。本文采用调查实验方法来探讨预警信息内容（包括行动指示与可用行动时间）和模态（包括图像与语音）两方面设计对公众避险行为倾向的影响。实证研究结果表明：仅就预警信息内容而言，突出行动指示或可用行动时间对公众避险行为倾向都没有显著影响；在信息模态方面，图像模态突出行动指示或可用行动时间的影响均不显著，语音模态突出行动指示也没有显著影响，但语音模态突出可用行动时间显著负向影响公众避险行为倾向，也不利于公众保持冷静，这可能与地震预警的时间紧迫性相关。本文揭示了视觉、语音等多模态要素在预警信息中发挥的作用，展示了预警信息内容与模态相结合可能产生的不同预警效果，可为未来地震预警信息设计研究与实务提供借鉴。
关键词：
地震预警;信息设计;公众避险行为;调查实验;多模态;
一、引言
近年来，灾害预警在应急管理工作中引起越来越多关注。其中，地震预警属于灾害预警中的“紧急预警”，[1][2]在一些国家和地区得以采用。地震紧急预警是在地震发生后，利用地震波传播速度远远小于电波的特点，对地震波尚未到达的地方发出的警报。[3]换言之，地震预警能够在地震产生影响前的几秒至几十秒时间内对受影响区域的公众发出警告，[4][5]为公众和国民经济部门（特别是关键基础设施运行）采取防护行为提供时间窗口。[6]
智能手机等移动设备作为地震预警信息的接收终端得到越来越广泛的普及应用。[7]手机终端上的地震预警信息设计在不同国家和地区呈现出一定的差异，主要体现在预警信息的内容和多模态设计两个维度上。其中，预警信息内容主要包括两种信息：一是告知型信息，主要是告知公众灾害的情况，包括灾害风险、等级、地点以及信息来源；告知型信息是预警内容设计的必要信息，除了地点要素外在不同国家和地区之间的差异性较小；二是行动型信息旨在提醒公众采取防止或减轻伤害的行动，主要包括行动指示与可用行动时间（也称倒计时型）。其中，行动指示是提示公众采取自我防护行为的指令性信息，可用行动时间是指从预警发出到地震产生破坏性影响之间的时间窗口，公众可利用这一时间窗口采取适当的避险行为。行动型信息的设计在不同国家和地区间存在一定差异。
在多模态设计方面，不同国家和地区间在图像和语音两个模态的设计上存在较大差异。例如，日本于2007年在全国开始运行地震预警系统，也是目前全球唯一能做全国预警的国家，[8][9]其“Yahoo！防灾速报”手机预警程序中的图像既突出了行动指示又突出了剩余行动时间，同时配合“嘀嘀”的警示铃声。日本气象机构也会发布包含警示铃声的地震预警短信，其短信内容包含行动指示。中国台湾地区气象机构发布的地震预警短信文本与日本气象机构发布的预警类似。美国地质勘探院所（USGS）于2019年与几所大学合作率先在加利福尼亚州推出了ShakeAlert地震预警系统，2021年拓展到俄勒冈、华盛顿等州，并针对公众推出了手机预警，[10,11,12]其预警设计在语音播报和图像维度均突出了行动指示：“地震，蹲下、掩护、稳住，即将剧烈摇晃！”。墨西哥“911 CDMX”预警程序连接了墨西哥地震预警系统（Seismic Alert System of Mexico,SASMEX），其语音播报是告知地震灾害并配合警示铃声，图像维度包括灾害类型、时间、地点（地图）和信息来源信息，但没有明确的行动指示3。我国成都高新减灾所推出的手机预警程序“ICL地震预警”中，无论是图像或语音播报都将剩余行动时间作为突出的信息要素，以倒计时的形式呈现。
在灾害研究领域，预警信息设计是长期关注的经典议题。以丹尼斯·米莱提（Dennis Mileti）为代表的灾害研究学者从社会科学视角研究了灾害预警议题，围绕“如何将预警信息转化为公众有效的响应行为？”等议题形成了一些共识，[13,14,15]主要研究了龙卷风[16]、洪水[17]等灾害的预警，逐步积累形成了防护行为决策模型（Protective Action Decision Model,PADM)[18]、突生规范理论（Emergent Norm Theory,ENT)[19]等理论。已有研究发现三类因素会对公众采取防护行为产生影响：社会文化和环境情景因素（包括社会角色、跟谁在一起、地震发生时所在建筑类型）、人口统计因素（性别、年龄以及地震经历）、地震的震级和强度。[20]其中，预警信息特征一直是研究的核心关注点之一。[21,22,23]
已有研究取得了不少进展，但在地震紧急预警场景仍存在不少空白。第一，地震紧急预警实践仍是新生事物，近些年逐步引起了学界和实务界的关注，但其独特作用机制仍缺乏充分研究。[24,25,26,27]地震紧急预警与其他类型的灾害预警存在一定差异性[28]，米莱提等学者更多关注洪水、飓风等灾害场景的预警与行为决策，其留给公众的反应时间更长；而地震预警通常只有几秒到几十秒的时间，公众在如此紧迫状态下处理信息和做出响应的行为规律可能与其他灾害类型场景不完全一致，[29]这也使得PADM等已有理论模型不能很好解释地震预警场景的问题。
第二，已有地震预警实践更多从技术角度关注如何将预警信息送达可能受到影响的公众，而对公众接收预警信息之后反应行为规律的探讨仍不充分。[30,31,32]同样，实务工作中收到地震预警的公众并未如预期采取防护行为。2018年日本群马和千叶地震之后的调查发现，接近90%的公众在收到地震预警之后仍未采取防护行为，[33]秘鲁也仅有约25%的公众在收到预警信息后采取了防护行为；[34]同样，墨西哥和新西兰的研究发现也很悲观，收到预警信息的公众也未做出与未收到信息公众不一样的反应。[35,36,37]上述实践困惑表明仅关注发布渠道是否畅通无法完全实现地震预警效果，仍需要深入探索预警设计与公众采取防护行为之间的作用机制。[38]
第三，已有预警研究针对预警文本设计开展了较多探索，但对多模态信息影响的研究仍不充分。[39]近年来风险沟通领域围绕视觉、语音等多模态设计开展了初步研究，然而即使延伸到一般判断和决策领域，可视化信息及语音信息对于决策的影响也尚处于探索阶段，仍缺乏系统的结论。[40]
第四，各国地震预警信息发布的实践存在差异，且研究多以西方场景为主。在中国地震预警场景，何种预警内容和模态设计更有利于促进中国公众采取防护行为尚缺少必要的行为研究支撑。
为了回应这些问题，本研究采用多模态调查实验方法在中国情景下开展研究，旨在检验预警信息内容（关注行动型信息，包括行动指示与可用行动时间）和模态（图像与语音）对公众避险行为倾向的影响。下文首先综述预警信息内容和模态设计对公众避险行为影响的相关文献，并基于已有研究提出假设。第三部分将介绍实验设计、变量测量和样本信息。第四部分给出分析结果。最后一部分将结合分析结果讨论本文发现对已有文献和实务工作的意义，并指出本文局限性和未来方向。
二、文献综述与假设
针对预警信息设计，已有研究关注了应当发布什么内容以及怎样发布的问题。本部分延续这一研究关注点，从信息内容与模态两方面入手探讨手机终端的地震预警信息设计对公众避险行为倾向的影响。
（一）地震预警信息内容
鉴于地震预警的紧迫性，本文关注行动型预警信息对公众避险行为倾向的影响，主要检验两个基本要素：行动指示和可用行动时间。
第一，行动指示类信息。行动指示类信息是美国和日本等国家预警信息的重要要素，一些预警研究指出行动指示类信息对于公众采取防护行为具有积极效应。[41]例如，一项针对美国龙卷风预警信息的调查实验发现，加入行动指示信息能够显著促使公众采取适当的防护行为，这是因为行动指示信息能够帮助公众认识到应该采取何种措施，从而增进人们在面临严重威胁时采取行动的能力。[42]然而，地震预警场景下行动指示类预警信息是否有助于采取避险行为仍然需要验证。由于地震预警的紧迫性，仅含有告知型信息的预警模式存在局限，难以在极短的时间内促使公众采取行动，特别是没有参与过演练的公众。而行动指示类信息更为直接，或许可增进公众的行为意愿，并为其采取行动提供指示。为了检验在地震预警场景下行动指示类信息是否依然能够促进公众采取避险行为倾向，本文提出以下假设，
假设1a：强调行动指示的地震预警信息可显著提升公众避险行为倾向。
第二，可用行动时间类信息。在地震预警研究中，对信息内容是否应该包含可用行动时间（即倒计时）存在不同的观点。部分研究认为提供可用行动时间可能会增进公众在应急情境中的控制感，[43]能够帮助公众在面对威胁时保持冷静，有助于公众采取适当的避险行为。另外一部分文献指出预警信息中强调剩余行动时间（如倒计时）会引发公众在面对威胁时的恐慌和焦虑，不利于公众做出行动反应，[44]针对日本等国地震预警之后的行为分析也是如此。[45,46,47,48,49]就这一分歧，本文预期地震预警信息中包含可用行动时间会增进公众的紧迫感，但并不会促使其采取避险行动。为了检验可用行动时间的影响，本文提出，
假设1b：强调可用行动时间的地震预警信息显著负向影响公众避险行为倾向。
（二）地震预警信息的模态维度
已有研究多关注文本短信预警，[50]对文本之外多模态要素的讨论仍然不充分。本文从地震预警信息的图像和语音两个基本模态入手检验多模态要素对公众避险行为的影响。
第一，图像模态。风险研究领域近年来关注视觉对风险沟通的作用，一些研究指出视觉模态信息在风险沟通过程中比文本更易于引起关注，也更易于减少认知努力而使预警信息更易于被理解，进而增加遵从的可能性。[51,52,53]依据视觉显著性效应（visual saliency effect）理论，视觉显著性可以通过凸显特定的视觉要素，[54]包括突出视觉图像中字体、颜色、不同颜色概率灾害图[55]、地图[56]等，进而引起受众的注意并塑造受众的行为。[57]例如研究发现网页安全警告图像中信息的字体越大，人们越可能采取防护性行为。[58]在美国一项枪击事件预警信息设计中，珍妮特·萨顿（Jeannette Sutton）和艾丽卡·库利戈夫斯基（Erica Kuligowski）依据专家集体讨论的结果建议通过视觉设计提升公众的紧迫感，可以考虑预警地点的地图、文字大小写、颜色等视觉要素。[59]一项针对校园枪击和武装抢劫预警的调查实验同样发现，预警信息中附加近距离地图会显著提升被试对风险的敏感水平。[60]
聚焦至地震紧急预警领域，研究发现手机端发送防震提示的图标有助于公众及时采取避险行为，而地图的作用更多是促使公众进一步搜集信息。[61]针对瑞士-灾害预警平台开展的研究同样发现，在预警信息中添加行动相关的图标有助于提升公众的避险行为倾向。[62]如上文所述，图像模态凸显特定信息能够引起公众注意，但是突出行动指示和剩余可用时间可能会出现不同的影响，突出行动指示的图像有助于公众根据指示采取避险行为，而突出可用行动时间的图像可能会加剧公众在紧急场景中的恐慌。[63]基于上述讨论，本文提出，
假设2a：在图像维度，强调行动指示的地震预警信息显著提升公众避险行为倾向。
假设2b：在图像维度，强调可用行动时间的地震预警信息显著负向影响公众避险行为倾向。
第二，语音模态。手机地震预警中的语音同样是重要的模态维度。在2018年夏威夷导弹袭击错误预警事件后，针对当地居民的问卷调查发现首先听到警笛的公众倾向于相信导弹袭击迫在眉睫并遵循避险指示。[64]一项针对瑞士公众的调查实验结果显示，公众在接受到语音形式的地震预警信息后更倾向于采取自我保护行为并做好思想准备，这一选择相较于不采取任何行为，其概率高出约4倍。[65]
在手机终端的地震预警设计中，紧急情形通常仅能语音播报1至2个关键要素，信息要素的选择会起到强调的作用，影响公众的注意力以及对地震威胁的感知并显著放大预警信息内容的影响。具体到不同类型的信息，在预警语音播报中突出行动指示信息可能会促使公众将注意力集中到行动上，也可能使公众形成灾害应对的紧迫感，[66]进而提升公众的避险行为倾向。而与前文假设一致，前文指出突出可用时间（如倒计时）可能会加剧公众的恐慌与焦虑，[67]我们预期语音播报突出剩余可用时间不利于提升公众避险行为倾向。基于此，本文提出，
假设3a：在语音维度，强调行动指示的地震预警信息显著提升公众避险行为倾向。
假设3b：在语音维度，强调可用行动时间的地震预警信息会显著负向影响公众避险行为倾向。
三、研究设计
本文采用被试间的调查实验来检验假设，使用模拟的地震预警视频来操纵地震预警语音和图像模态的设计。
实验设计。实验采用3（语音模态信息）×3（图像模态信息）的被试间双因素设计（如表1所示）。问卷调查开始后，首先邀请受访对象想象自己一人身处第20层楼房的家中，然后观看手机地震预警视频。
实验对图像模态和语音模态中的信息内容分别进行操纵，使其凸显出“仅告知地震信息”“强调可用行动时间”“强调行动指示”三种不同的预警信息内容。针对图像维度，仅告知地震信息的控制组中将“破坏性地震”图标作为突出信息；强调可用行动时间的实验组将“倒计时”图标作为突出信息；强调行动指示的实验组将“蹲下、掩护、稳住”图标作为突出信息。
针对语音维度，告知地震信息的控制组播报破坏性地震的信息内容，即在警示音后播报“破坏性地震，请紧急避险，即将剧烈摇晃！”；强调可用行动时间的实验组在告知地震信息后播报倒计时的信息，即在警示音后播报“破坏性地震，请紧急避险，10,9,8,7…”；强调行动指示的实验组在告知地震信息后播报行动指示，即在警示音后语音播报“破坏性地震，蹲下、掩护、稳住，即将剧烈摇晃！”。实验设计为图像与语音同时呈现，不同组别的视频材料呈现时间均为17秒。
因变量测度。因变量是公众在接收地震预警信息后的避险行为倾向，使用李克特7级量表进行测度。业界对地震发生时应采取何种防护性行为尚未完全达成共识，一部分研究和实践认为，应立即就近躲避并做好自我防护，另外的观点认为应当尽快转移到空旷的地方。[68]本研究的测度尽可能减少上述争议，将被试假象场景设置在二十层楼房的家中，具体是“假设您一人身在二十层的家中，接收到视频中的地震预警信息后，做出以下行动的可能性有多大：立即蹲下掩护稳住的可能性”（1=很不可能，7=很有可能）。
此外，实验还测度如下两个变量来分析公众心理过程。
预警信息引起的注意。主要使用四道7级李克特量表的问题进行测度，包括询问受访公众对“预警信息成功的引起了我的注意”“脑子里现在全是视频中的预警信息”“感觉自己真的处在地震情境之中”以及“预警信息让我注意力高度集中”陈述的同意程度（1=很不同意，7=很同意）。四道量表题结果的内部一致性系数Cronbach α值为0.826，信度较高。在数据分析中，将四道量表题结果的均值作为测量结果。
表1 实验情景设计
公众自我感知的冷静程度。我们使用一道7级李克特量表题进行测度，即“您是否同意‘预警信息会使我沉着冷静’的陈述”（1=很不同意，7=很同意）。
自变量。根据实验设计，本研究自变量为四个虚拟变量，分别是图像维度强调行动指示（是=1，否=0），图像维度强调可用行动时间（是=1，否=0）；语音维度强调行动指示（是=1，否=0），语音维度强调可用行动时间（是=1，否=0）。
控制变量。控制变量纳入受访者人口统计学变量，受访对象的性别（男=1；女=0）、年龄（30岁及以下=0;31岁及以上=1）、受教育程度（初中及以下=1；高中或者中专=2；大专=3；本科及以上=4）。已有文献发现个人过往地震经历可能会影响公众灾害应对行为，[69]本文将是否经历过有感地震（是=1；否=0）纳入控制变量。
实验样本。由于本文探讨公众接收到地震预警信息后的响应行为倾向，我们从“问卷星”平台公众样本库中招募公众作为实验对象。受访者开始填答问卷后，会被首先要求观看一个地震科普视频片段，回答一道注意力检验题：“以下哪项关于6级地震的描述是正确的”5。回答错误被视为未通过注意力检测，最终获取661份调查问卷作为本研究的分析数据。调查对象的人口学特征如表2所示，样本在是否经历过有感地震等变量上分布较为均衡，女性样本稍多于男性，近六成样本年龄位于30岁及以下这一区间，大多数具备本科及以上学历。每组的实验样本数量在67至78个之间。
表2 实验受访对象的人口学
变量描述性分析结果（N=661)
随机检验。为了确保被试被随机分配至不同实验组别，本文对实验被试样本进行随机检验。结果显示，被试的性别（男=1；女=0）（χ2=3.499,p=0.899）、年龄（30岁及以下=0;31岁及以上=1）（χ2=6.920,p=0.545）、受教育程度（初中及以下=1；高中或者中专=2；大专=3；本科及以上=4)(F=1.534,p=0.142）和是否经历有感地震（是=1；否=0）（χ2=6.699,p=0.569）均不存在显著组间差异，样本通过随机检验。
由表3可以看到，图像模态实验干预与公众避险行为倾向不具有显著相关关系，不符合假设2a和2b的预期。语音模态强调行动指示与公众避险行为倾向具有显著正向相关关系，符合假设3a的预期，而语音模态强调行动时间与公众避险行为倾向具有显著负向相关关系，符合假设3b预期。在个体特征变量中，公众性别与公众避险行为倾向具有显著负向相关关系。后续进一步使用方差分析和回归分析检验假设。
四、结果
本部分报告分析结果。为了单独检验行动指示类预警信息和可用行动时间类预警信息的影响（即假设1a和假设1b），本研究选择控制组、实验组4、实验组8进行对比，这三组代表了声音与图像模态均播报某一地震预警行动型信息的情况（仅告知地震信息、强调可用行动时间信息、强调行动指示类信息），有助于单独检验行动型信息的影响。研究通过单因素方差分析检验三者是否存在显著差异（如图1所示），结果表明突出行动型信息的预警设计对公众避险行为倾向的影响不显著（F=0.783,p=0.458）。强调行动指示的实验组8公众采取避险的行为倾向（M=5.75,SD=1.28）要高于仅告知地震信息的控制组（M=5.63,SD=1.53），但组间均值差异检验（t检验）结果不显著（t=0.521,p=0.603）；强调可用行动时间的实验组4公众采取避险的行为倾向（M=5.47,SD=1.39）低于仅告知地震信息的控制组，但是组间均值也不具有显著差异（t=-0.667,p=0.506）。因而假设1a和假设1b均未得到支持。
为了检验与模态相关的假设，研究首先使用双因素方差分析，随后采用回归分析来检验假设。方差分析结果（如图1所示）发现：图像模态中突出行动型信息（仅告知地震信息、强调行动指示、强调可用时间）对公众避险行为倾向的影响不显著（F=0.199,p=0.819），语音模态突出行动型信息（仅告知地震信息、强调行动指示、强调可用时间）对公众避险行为倾向的影响显著（F=4.913,p=0.008），交互项的影响不显著（F=1.106,p=0.353)6。
我们进一步采用回归分析来检验假设。本文因变量是有序分类变量，适用有序逻辑回归模型（Ordered Logit Regression,Ologit）。此外，由于以往采用李克特量表测度因变量的研究多运用最小二乘法（OLS）回归模型，本文会综合分析OLS和有序逻辑回归结果。最小二乘法（OLS）回归结果表明（如表4模型1和2所示），图像维度强调行动指示与强调倒计时的预警信息对防护行为倾向的影响均不显著；语音维度中，在未加入和加入控制变量的OLS回归结果中，强调行动时间的预警信息对采取防护行为倾向具有显著的负向影响（在未加入控制变量的模型1中，β=-0.293,p<0.05；在加入控制变量的模型2中，β=-0.327,p<0.05）。有序逻辑回归（Ologit）结果同样表明，语音维度强调行动时间的预警信息对避险行为倾向具有显著负向影响（在未加入控制变量的模型3中，β=-0.478,p<0.05；在加入控制变量的模型4中，β=-0.512,p<0.01）。
表3 实验中主要变量相关系数分析（N=661)
注：**和*分别表示相关系数通过0.01和0.05水平的显著性检验；a由于有两个样本未填答性别，因此性别与其他变量的相关分析基于659个样本；b被试年龄段的编码规则是：30岁及以下=0;31岁及以上=1;c被试的受教育程度编码规则是：初中及以下=1；高中或者中专=2；大专=3；本科及以上=4。
图1 公众避险行为倾向
