标题: 地震预报究竟有无可能
作者: dnawo
日期: 2008-05-15 01:08 AM
分类: 其他
内容: 地震预报是一个关系国计民生，受到各国政府与人民广泛注意的问题，经过30年多方面的探索，至今仍是一个未取得突破的科学难题。近些年来由于一些大地震突然发生在事先末估计到的地区(如原苏联的亚美尼亚地震、日本的阪神地震、美国的洛杉矶地震等)，以及在一些有明确预测意见的地震危险区(日本东海、美国帕克菲尔德)又未发生预期地震，促使科学家反思现行的一套地震预报体制是否有效的问题。1996年11月在英国伦敦由英国皇家天文学会地球物理联合会召开了“地震预报体制评估研讨会”。有欧洲、美国、日本代表参加，中国没有人出席。会上几个主题发言都相当低调。后来，Kogan,Geller,Jackson三位教授联名在Science发表了“地震无法预测”的论文。该文指出，在通过对地震预测进行了近30年的苦心研究以及对各地进行的地震预测考察之后，得出的结论是：地震是无法预测的，应该打消可能会在几小时、几天或几个月之前预测到地震的希望。从事这方面的研究工作是一项毫无希望的工作。他们的主要论点是：
(一)总结的地震前兆都不可靠
截至目前各国报道的地震前兆现象基本上是回顾性的，缺乏严格的论证，没有证明它们是前兆，而是与地震无关的环境因素。认为地热和地下水异常，没有提出定量的物理机制。对日本1994年在色丹岛Shikotan地震前1200km以外的水井的“前兆性变化”，认为没有任何模式可以解释这样的变化，是似是而非的。总的说来，他们认为这个领域的研究者常把信噪比很低的数据当作信号来进行分析，用对事先取定了参数的假设的统计检验方法来评估，通过事后调整参数的方法得到的研究结果。在对结果的处理中根本不考虑其他的假设。他对希腊人VAN方法进行了认真的严格的检验，认为是不行的。
(二)现行的经验预报方法是走不通的
Ge11erf批评了关于1978年日本伊豆大岛地震预报成功的说法。他说1978年伊豆半岛附近发生了强烈的微震活动，在3小时内发生了18次有感地震的情况下，日本气象厅公布了地震情况，提醒市民注意，然而，这个通知并没有指出地震的时间、地点和震级，当通知发出90分钟后，在这个地区附近发生了70级地震，他认为没有三要素的预报，不能算是成功预报。他还对日本东海地震预报提出了批评。他说：从70年代中期开始，日本公众就被告知，在太平洋沿岸，距东京150km的东海地区，近期内有发生8级地震的可能，公众和政府都相信“预料中的地震马上就会发生”，还建立了“地震预知联络会”，然而，预报的东海地震并未如期发生，却在其他未预报地区接连发生强震(例如1983年日本海地震、1993年奥尻岛地震、1994年色丹岛地震、1995年阪神地震等)。就在公众处于“预料之中的东海地震”和下一个关东(东京)大地震”的信息轰炸之下的时候，阪神地区的公众和地方政府错误地推断自己没有危险，从而对防震没有进行认真准备。这种情况也加剧了阪神地震中的损失和伤亡。对美国加州帕克菲尔德地区，他认为和其他地区没有什么两样：他认为帕克菲尔德发生地震的危险并不高于加州的其他地区。他说：“以对地震的物理机制并不完善的认识为基础”来实现地震预报是一个诱人的目标，这个目标人们从未达到过，地震预报研究是漫长的。
(三)按照地震过程的物理实质，准确预报是不可能的
由于地震过程对初始条件具有敏感的非线性依赖性，即使对地震的物理机制有了完善的认识，对地震也可能还是无法做出准确的预报。从地壳处于自组织临界状态来看，准确地预报地震是困难的。破裂过程是不稳定的，每次地震多大，只有在地震开始后才能被确定。因素很多，不是地震越大，孕育区就越大。地震大小带有很大的不确定性，由破裂开始后多种因素来确定，事先就预测有多大是不现实的。
当然，在国际上也不止这一种声音。一些著名地震专家对地震预报的成就给予了肯定，他们认为，地震学家可以对以往10年取得的某些成就感到满意，他们认为地震发生地点、时间、震级的短期预报终将会实现，而长期预报的成就则更加突出，如美国的Allen教授成功地预报了1989年的洛马普利特地震。他认为，在短期预报变得可靠以前，还会有许多失败，推测可能要到2100年甚至2200年才能实现。阪神地震前日本尾池和夫曾有过中期估计，但未引起注意。
在国际上激烈争论的情况下，中国学者如何看待？从事地震预报研究多年的中国学者认为：盖勒等所说的准确短临预报(精确到几天、明确的震级和地点)在目前科学技术条件下的确无法达到。但是，基于地震地质和地震活动图像的某些规律性，作出一定精度范围的长期预报已有不少成功的实例。对于监测条件较好的地区，对某种类型的强震作出精度不太高的短期预报是可能的，这种预报对防震减灾仍有积极作用。但是，为了从科学上彻底解决地震预报问题，并在实践上取得最大的防灾效果，必须大力加强基础研究，弄清地震的成因和前兆的机制，在这个问题上国内外学者是没有分歧的。可是，这需要漫长的时间。对于我国来说，由于强震多而广，不能等待这一天来到之后再开展实际的地震预报工作。我们必须贯彻“边研究、边预报的方针”，笔者完全赞同这些观点。在此根据本人的实践与理论研究，系统地阐述这一观点的主要依据。
一、人类已积累的观测资料中确有地震前兆信息
通过1966～1976年几个重大地震的逐个总结与系统研究，对地震前兆与地震预报方法的系统研究、地震预报方法的实用化研究等重大科研项目的攻关，对邢台地震以来的前兆观测资料进行了系统的清理和运用多种排除干扰的方法，经过严格筛选得出一批可靠的前兆现象。这些前兆的变化量远远超过仪器观测误差和噪声水平。如海城地震前的前震活动，唐山地震前唐山地区的地形变异常、重力异常、视电阻率异常等是得到国际同行承认的可靠前兆。这些异常大多是震前发觉，并非全是震后总结得出的。
对筛选出的前兆现象多数不仅进行了统计检验，而且，对其形成机制也开展了一些实验或理论研究，有的是按学科进行，也有按地震进行实验和理论探讨。如地下水位、水氡、地电阻率前兆的机理按学科进行了室内与野外观测实验，对前兆的发生机制提出了一些解释。90年代以来，环绕唐山地震前兆的多项异常机理进行了理论探讨，从地震孕育模式的角度探讨了各项前兆的综合解释。研究结果表明：过去观测到的一些重要前兆是可以获得统一解释的，换句话说，已积累的前兆资料中确有地震前兆信息，并不是像Geller所说的全是噪声。
是否真正的前兆还需实践的检验。30多年来在我国确实取得了若干次预报成功的实例。如众所周知的1975年2月4日海城7.3级地震的临震预报、1976年8月15日四川松潘7.2级地震的中短期预报和1995年7月12日云南孟连7.3级地震、1996年6月4日新疆伽师6.0级地震、1998年10月云南宁蒗5.8级地震是比较成功的短临预报。预报成功的震例说明地震预报是可能的，说明人类已积累的认识中包含了部分真理，沿着已开辟的预报道路走，并非是完全徒劳的。
然而，Geller指出的问题：一些重要地区的预报未能成功，一些重要地震发生未能预报，这是实情，说明单靠现有途径不足以解决地震预报这个世界难题，还需要开拓新的途径。
二、加强地震前兆与震源关系的研究是提高地震预报水平的关键
在地震预报实践中为什么会出现少部分成功，大多数失败的情况呢？根据笔者对前兆的多年研究，前兆的存在与地震预报是两个既有联系，而又互相区别的问题，有前兆现象出现不等于就能正确地预报地震三要素，因为前兆现象是非常复杂的。对不同地区、不同类型的地震，其前兆种类、幅度、分布范围、持续时间存在着一定的差异。笔者在“地震前兆地区性”中，按地震前兆的总体特征分为两大类：破裂型地震与粘滑型地震。前者发生在断块内部或断裂带汇而不交的地区，后者发生在活动断裂带上。断裂型地震的前兆种类多、分布广、持续时间长、变化幅度较大；粘滑型地震的前兆种类较少、分布范围小、持续时间较短、变化幅度较小。近几年来，通过地震前兆场孕育模式研究，发现地震前兆场时空分布与孕震动力环境有关，如中国西部地震与华北地震的前兆场时空分布特征存在着一定差异。同一构造区内，地壳、上地幔结构不同的地区，其地震前兆变化特征也不尽相同，如海城地震与唐山地震在大地构造上相似，都位于华北凹陷带的边缘，但震源体内的细结构不同，其短临前兆显示出很大的差异，海城地震短期阶段突发性的宏观、微观异常很多，且表现出“三起三落”，再加上临震前的频繁前震活动，而唐山地震前短期阶段突发性宏观、微观异常较少，且无直接前震活动，地震活动表现出“空前平静”。同一构造区，同一类型地震在孕震的不同阶段，其前兆的种类、幅度、形态、速率等特征不同，同一阶段不同观测点的前兆也可以不同，同一阶段，不同种类的前兆形态、幅度也有差异。
总之，地震前兆是非常复杂的。如果不能系统认识和掌握地震前兆的时空分布规律，即使震前存在多种前兆现象，由于震前不能分辨其阶段性，不能区分是震源内或震源区外的前兆，不能鉴别是一个地震或多个强震前兆的叠加等等，有了前兆现象仍然不能正确地作出地震三要素的预报。唐山地震短临预报未能成功就是一个很好的实例。
因此，必须大力加强地震前兆与震源关系的深入研究，取得地震前兆时空分布与演化规律的正确认识，这是提高地震预报水平的关键。
三、在地震类型不同的孕震区内建立配套的前兆观测系统是取得前兆规律的重要基础
怎样才能取得地震前兆的规律性？仅靠室内研究是不行的，无论是物理模拟或数值模拟都只能在简化模型条件下进行，而地震前兆受地壳介质非均匀结构的影响很大，不在野外进行实际观测，取得前兆的规律基本上是不可能的。
然而，不同地区、不同类型的地震，前兆分布规律也不一样。所以，必须在不同地区的强震孕育区内，根据其类型特点，建立相应的配套前兆观测系统，在自然环境条件下取得地震前兆的真实观测资料，以此为基础，分门别类地进行详细研究，并开展相应的理论和实验研究，从中寻找地震前兆的定量判据和地震前兆时空分布规律。这样的研究靠以往的震例库中的数据是难以开展的，因为过去的前兆观测台网无论密度、精度、分布和种类都存在着严重的缺陷，取得的资料常常不配套，根据震例资料得出的种种统计关系误差都比较大，由此预测未来的地震三要素，效果不理想是自然的。
在设计未来的前兆观测系统时，应当充分考虑地震的类型，对于破裂型地震，由于其前兆种类多、分布广、持续时间长的特点，前兆观测系统分布范围应当较广，观测的项目应当较多，等待价时间也应较长。对于粘滑型地震，由于其前兆种类较少，分布范围小，持续时间较短，前兆观测系统的观测范围可以小一些，前兆观测仪器的精度应当更高。同时，还应当考虑前兆的重复性。根据现有的认识，在已知的多种前兆中，其重复性是有区别的。应当选择重复性较好的项目(如测震、形变、重力、水位等)先进行高精度、高密度观测，以后再根据情况逐步增多，这是研究前兆场时空分布规律的重要基础。
除了前兆的系统配套观测外，详细的地震地质和深部构造探测也是不可缺少的，它们是进行孕震构造环境的基础。
四、特定地区的地震不仅是可能的，而且是有价值的
在上述地震前兆观测较为完备的地震区，建立相应的现代化的数据分析处理系统，配备有经验、有水平的预报研究人员，保证足够的研究经费，吸收、运用、发展已有的预报经验和知识，在几天或几个月之前做出某些地震的预报是有希望的，即使个别参数末达到Ge11er的要求，对地震灾害的减轻也是有意义的。例如海城地震预报，这是国际上公认的一次成功预报，按地震三个要素看，并不完全准确。1975年1月中旬在国家地震局召开的全国地震趋势会商会上，根据地震活动的增强，金县短水准曲线大幅度异常和大范围的宏观异常等，提出辽东半岛及附近海域，1975年上半年甚至在1、2月份，可能发生6级左右的地震。预报地区较大，预报的震级与实际相差1级多。按照Ge11er观点，这不能算正确预报。然而，就是这个不大准确的预报却收到了巨大的减灾效果。如果没有6级左右的破坏性地震预报，就不可能采取强有力的防震措施，不动员人民撤到房外，那么人员的伤亡数字不会是以千计，而是以10万为单位，因为海城及周边地区是人口密集区。1996年的新疆伽师地震是另一个实例，由于事先有预报，使灾害大大减轻。震后江泽民主席说：“看来，有预报与无预报效果大不一样”。这样的例子还可以举出很多。由此可见，对过去几十年取得的成就全盘否定是不妥当的。我们应当珍惜那些虽不成熟但是可贵的经验，珍惜那些虽不完全，但包含部分真理的认识，站在前人的肩膀上继续前进，不断开拓新的预测途径、方法和理论，只有这样突破地震预报的远大目标才会早日到来！
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