十分乐观到万分悲观?地震预测要审慎乐观

解决地震预测难题的出路,既不能单纯依靠经验性方法,也不能置迫切的社会需求于不顾—— 

王静

2009年05月13日10:25  来源:中国科学报

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  面对地震灾害,人们一直期待能够提前预知,以便随机采取避害措施。为解开地震发生的谜团,探索地震成因及其发震过程作为一门独立科学被建立起来。然而,地震科学研究130年来,其研究进展迄今未能使人类实现准确预报地震的愿望。

  这是为什么?在汶川地震一周年之际,人们可从中科院院士陈运泰陆续发表的文章中了解到地震科学研究的进展和困难。

  汶川大地震发生后4个小时,即当天14:32~18:30之间,陈运泰领导的课题组应用全球地震台网(Global Seismographic Network,GSN)记录的宽频带远震波形资料,反演出这次地震的震源位置和地震破裂发生、传播、停止的时间和空间过程。他们的结果也得到了后来实地科学考察结果的证实。这种反演地震的结果,为指挥抗震救灾提供了科学依据,能够很快了解地震不同地区的可能灾情。

  社会对地震预报的实际需求与理解误区

  陈运泰2007年发表于《地震地磁观测与研究》杂志上的《地震预测——进展、困难与前景》文章中介绍,地震预测或预报不是“在某地最近要发生大地震”这类判断。这种判断听起来没有语法上的问题,但本质上没有任何意义,属于模糊语言。地震科学关于地震的预测或预报,必须指出地震发生的准确地点、具体时间和级别的高低,简称为地震“三要素”,并对其发震区间加以明确界定,同时,还需要用发震概率来表示预测的可信程度。

  通常,地震预测分为3个期限,即长、中、短期3种。10年以上为长期,1~10年发生的为中期,1天至数百天以内为短期。短期中,1天至10天以内为临震预测。在评估地震预测是否准确时,“目标震级”的大小十分重要。小地震发生频率很高,地球上几乎每天都出现。如果有人说他预测某地将要发生地震,小的比较容易巧遇,而6.0级以上的地震预测并非易事。而6.0级以上地震往往会在人口比较密集的居住地区造成重大人员伤亡和经济损失,预报则慎之又慎。

  他说,“如果有人曾预报过某次地震的发生,外行若知道从这几要素追问,也会发现其真假。社会需要的是准确、负责任的地震预报,而非用其中某一点的异常就能判定。但地震发生时,人们处于情绪紧张、激动之中,也往往容易轻信不同说法。”

  预测从十分乐观到万分悲观

  在这篇文章中,他还详尽介绍了地震预测是一个多世纪以来世界各国地震学家最为关注的目标之一。

  上世纪70年代,苏联报道了地震波波速比(纵波速度VP与横波速度VS的比值VP/VS)在地震之前降低之后,美国纽约兰山湖地区也观测到了震前波速比异常。

  随之而来的大量有关震前波速异常、波速比异常等前兆现象的报道和膨胀—扩散模式、膨胀—失稳模式等有关地震前兆的物理机制的提出,以及1975年中国海城地震的成功预报使得国际地震学界对地震预测一度弥漫了极其乐观的情绪,甚而乐观地认为“即使对地震发生的物理机制了解得不是很透彻,如同天气、潮汐、火山喷发预测那样,也可能对地震作出某种程度的预报。当时,连许多著名的地球物理学家都深信:系统地进行短临地震预测是可行的,不久就可望对地震进行常规的预测,关键是布设足够的仪器以发现与测量地震前兆。

  然而,科学家很快就发现地震预测的观测基础和理论基础都有问题:对波速比异常重新作测量时发现原先报道的结果重复不了;对震后报道的大地测量、地球化学和电磁异常,究竟是不是与地震有关的前兆产生了疑问;由理论模式以及实验室做的岩石力学膨胀、微破裂和流体流动实验的结果,得不出早些时候提出的前兆异常随时间变化的进程。接着,运用经验性的地震预报方法,未能对1976年中国唐山大地震作出短临预报;上世纪80~90年代,美国地震学家预报的圣安德列斯断层上的帕克菲尔德地震、日本地震学家预报的日本东海大地震都没有发生,又使许多人感到悲观。

  一个多世纪以来,对地震预测从十分乐观到极度悲观,不同的观点一直争论不休。

  “空区方法”和“应力影区”的

  成败得失

  此外,陈运泰在《2007科学发展报告》上又发表了《地震预测现状与前景》一文。他指出,“上世纪60年代以来,地震预测特别是中长期预测取得了一些有意义的进展。”

  在长期预测方面,地震预测研究最突出的进展是空区理论的建立。在环太平洋地震带,几乎所有的大地震都发生在运用“地震空区”方法预先确定的空区内。运用这一方法,美国地震学家于1984年正式预报的帕克菲尔德(Parkfield)6级地震,终于在比预测的时间(1988±4.3年)——即预测最晚时间1993年初之前——晚了整整11年后的2004年9月28日17时15分24秒发生。运用“地震空区”方法,美国地震学家成功预报了1989年10月18日美国加州洛马普列塔(Loma Prieta)6.9级地震。

  在我国,板内地震空区的识别也有一些成功的震例。但是,日本地震学家用“地震空区”方法预报的“东海大地震”从1978年到现在已过了28年仍未发生。实际上,洛马普列塔地震的情况与预报的并不准确相符,仍然不能排除是碰运气的成分,而帕克菲尔德地震比预测的时间晚了整整11年才发生。这些情况表明,即使是发生于板块边界的、看上去很有规律的地震序列,要想准确预报也是很困难的。
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(责编:马丽)
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