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策划:人民网科技频道 编辑:赵竹青  

导语:

  汶川地震发生之后,地震预报技术这个似乎一直边缘的学科开始广受关注,其中以诟病和质疑声居多。事实上,直到今天,人类对地震的临震预报技术仍无法尽悉。

  在地震无法避免、临震预报技术尚是世界难题的情况下,如果可以成功地在地震后(尤其是地震发生的最初10秒内),实现“科学预警”和“快速评估”,那么地震带来的伤害和损失将“大大减少”。这也是地震学研究中的一项主要工作任务。

  确实,如你刚刚知道的,在地震研究当中,预报地震其实并不是地震学研究的全部工作。

  那么,地震工作究竟包括哪些内容呢?中国科学技术大学地球空间与科学学院教授、博导、“长江学者奖励计划特聘教授”倪四道给我们讲述了三个关键词。
 

  地震发生前
 

  关键词:监测

  预报研究仍在努力

  地震预报现在还是一个世界性的难题。因为对于地震来说,观测手段很有限,基于地表的观测有一些,越深的地方观直接测越少。通过钻孔的方法可以观测到几百米、几千米的深度,现在能够超越 十几千米深度的观测基本上没有,也是不大可能的,因为温度相当高了。所以近期很难得到突破性进展。

  如果预测某个地区一年内会有地震,这种预测是没有用处的,因为不能让这个地区的人在一年内不做事情,所以短临预报是很重要的。比如说中国2009年发生大地震也没有什么用处,可操作性太差。

  虽然短临预报很难,但是还是要往这方面努力,因为一旦具备预报能力就能够避免相当多的灾难。这是一个世界性的难题,美国人没有做到,日本人没有做到,中国人虽然在这方面做了很多的积累,但还是需要比较长的时间,并且不一定是我们这一代能够做到的事情。

  [了解更多地震预报群防群测知识 ]


  地震危险性评估

  根据历史上发生的地震,加上对地表变形的测量,是能够推断某个地方地震可能性有多大,在“几十年”的尺度上,地球科学可以对此做出一个比较准确的评估。地震危险性越高的地方,建筑的抗震性能相应地也要求越高。

  地震局的工作中有一项就是不断探测,利用地震波把断层找出来,通过研究断层来研究地震,研究清楚以后就可以非常好的对建筑进行设防。

  [独家图解:是什么让5·12汶川大地震爆发?]

中国地震烈度区划图



  加强防震抗震意识和训练

  安县桑枣中学校长,在过去几年内把教室加固,并且经常进行地震逃生方面的演习,就是地震来了怎么让学生从教室里面跑出来,结果在这个地方没有一个伤亡。可见,即使发生大地震,如果采取一些措施仍然可以避免 一定的伤亡。

  [视点:一个灾区农村中学校长的避险意识 14时做客访谈]
 


  地震发生时
 


  关键词:预警

  不管地震前如何设防,但地震该来还是要来。为了在地震到来之时能做出更恰当的反应,现在国际上已经开始研究,以求地震发生几秒内就能够很快确定地震震级等基本情况。

  比如说离震中最近的台在5秒钟接受到地震信号(指地震波中的“快波”信号,详见第四部分“预警原理”),又需要4、5秒的时间才能确定地震大小,这就是10秒钟时间,地震大小就可以确定。比如说地震传到北川这个地方有70、80公里,面波 (破坏力强而传播较慢的波,详见第四部分“预警原理”)到达时需要大约30秒的时间,如果在10秒钟内就获得信息,剩下的20秒时间就可以采取适当的应急动作减少损失。

  另外还可以告诉大家哪些地方是没有危险的,大家可以安安静静在楼里面待着,这能避免很多的恐慌,比方说这次地震,对于成都、重庆来说有一些灾难就是可以避免的。

  四步曲:快速检测地震的发生 à 确定地震位置、强度等基本参数 à 预测地面震动强度 à 对不同地区发送不同的预警
 

早期预警,地震灾害避免(10秒)

十秒钟能做的事情


  地震发生后
 

  关键词:评估

  快速评估可以大大降低损失程度

  地震发生后,即使我们采取的措施及时而且恰当,但不可避免地还是会造成一些伤害和损失。比如说滑坡要掩埋一些建筑物,人类活动可以停止,但是厂房还是要倒,在这种情况下,我们 就要做地震快速评估。

  比如说这一次汶川地震快速评估就特别有用,地震发生后很多地方交通中断、通讯中断,哪些地方发生灾难不清楚,这就要派遥感飞机进去调查,可以初步了解地震灾害的分布范围。

  根据地震波,可以做出一个灾区的烈度分布图,为我们的快速救灾提供有合理的指导,在重灾区要早去、多去人,轻灾区就可以晚去、少去一点人。理论上最快在2小时之内就可以做出这一张图,也就是 指挥人员到达灾区的时候不仅可以知道哪里发生地震,而且还可以知道哪的地震比较大。

  更可预测房屋桥梁损坏情况

  当然地震灾害不仅仅与地面震动有关系,还与裂度有关系,结合人口密度、工业、生产的分布能够做出一个更加合理的图,这是需要跨学科、跨部门的事情。

  地震学不仅可以提供一张图,还可以反推把地震过程再现。建筑损坏,桥梁损坏与地震的过程有关系,因为如果地震持续时间比较短,建筑物可能不会倒,但是如果地震持续100秒,几次摇晃肯定会倒。现在有很多大型建筑物都有自己的框架图、设计图,再加上地面震动信息,就可以预测房屋损坏情况。因为虽然是同样大小的地震,地震破裂长度、强度等参数都一样,造成损伤有可能会完全不一样。
 

  篇外:地震预警的原理
 

  地震,是人类一直以来都要面对的具有突发性、严重性的灾难。古今中外人类受到地震的影响是非常严重的,如果对1900年以来全世界因地震 而导致的伤亡进行统计的话,就会发现地震造成的死亡人数还是相当惊人的,到2005年的时候这数字已经超过了200万人,在所有灾害中,地震是伤害最大的自然灾害 之一。

  地震发生的基本的原因简单来讲就是:地球内部有能量向外释放,造成地面对流,地面对流造成板块运动,板块相互作用导致地震的发生。在我国大陆,很多地震都是因为印度板块和欧亚板块碰撞的结果。

  地震能量释放,产生地震波。地震波基本上被分为三大类:纵波、横波和面波。
 
纵波(P波) 纵波是推进波,地壳中传播速度为5.5~7千米/秒,最先到达震中,又称P波,它使地面发生上下振动,破坏性较弱。 破坏性:
横波(S波) 横波是剪切波:在地壳中的传播速度为3.2~4.0千米/秒,第二个到达震中,又称S波,它使地面发生前后、左右抖动,破坏性较强。 破坏性:
★★
面波 面波是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波,传播速度慢。其波长大、振幅强,只能沿地表面传播,是造成建筑物强烈破坏的主要因素。 破坏性:
★★★


  由上分析,P波跑得快,但是它很弱,这是非常好的事情――

  因为地震预警,基本上就是要先利用地震P波,地震P波检测到以后就可以计算出到灾害有多大,地震台就可以告诉大家一会儿面波要来了,大家可以采取措施尽可能地减少损失。

  大地震参数快速确定:破裂长度、时间、强度(震级)。

  对于大地震的预警,这些参数是非常重要的。确定大地震参数,对于海啸来说尤其重要。因为地球上海啸多数是因为海底地震引起的,少数由于火山、滑坡引起的。
 


  怎样去确定灾害,有好多种办法,一种办法就是地震形成以后用遥感的办法,比如说飞机或者是卫星到当地去看地形发生多少变化,可以推断地震发生时候到底破裂是多少;另外直接就看地震波。

  这就是这一次汶川地震发生以后在全球记录很多的地震波,在世界各地的地震监测台得到的波形是统一的,持续的时间将近100秒,把全球不同距离不同方位上的地震波收集起来,就可以推断出这个地震形成情况,首先能够确定地震的位置,再和余震(右图中五角星所示)等相关数据结合起来,就能够对地震做 出一个定性的描述。
 
汶川-青川-北川 震后卫星遥感图

分析地震波形

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  感谢中国科学技术大学地球空间与科学学院教授、博导、“长江学者奖励计划特聘教授”倪四道先生对本策划的贡献。

  感谢中国科学院新闻办公室对本次策划的大力支持。

  
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来源:人民网科技 (责任编辑:张文君)
 
 
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