玉樹地震讓人們再次關(guān)注地震預(yù)報的話題,。地震到底能不能預(yù)測?當(dāng)今科技如此發(fā)達,我們究竟離準確預(yù)報地震還有多遠?每次地震后,民間都會發(fā)出有人預(yù)測出地震的聲音,。專家們認為,這種基于經(jīng)驗式的預(yù)測準確概率很低,每天都有人預(yù)測某地會發(fā)生地震,把這些預(yù)測加起來就幾乎到處都會發(fā)生地震,這種所謂的“預(yù)測”是沒有太多科學(xué)意義的。

上天容易入地難

張培震(中國地震局地質(zhì)研究所研究員)

當(dāng)前的科學(xué)技術(shù)雖然突飛猛進,但仍然是“上天容易入地難”,。人們還不能對地震孕育發(fā)生的10—20公里深處進行直接觀測,設(shè)在地表的間接觀測也十分稀疏,。地球內(nèi)部的“不可入性”,大地震的“非頻發(fā)性”,地震物理過程的復(fù)雜性等是地震預(yù)測的主要困難所在,。

王林瑛(中國地震局地球物理研究所研究員)

觀測地下比觀測太空要難得多,因為我們要探測到可能發(fā)生的地震,必須到達孕育地震的深度,要到十幾公里甚至幾十公里的深部,而目前的技術(shù)水平不能支持這樣的探測。人類對地下探測到達的最遠距離僅距地表10公里多,蘇聯(lián)在上世紀70年代實施的科拉半島超深鉆探工程,最終深度為12261米,。

地震預(yù)測的科學(xué)前提,是認識地震孕育和發(fā)生的物理過程,包括地球介質(zhì)物理,、力學(xué)性質(zhì)的異常變化。但人類對地震成因和地震發(fā)生的規(guī)律還知之甚少,主要是因為地震是宏觀自然界中大規(guī)模的深層變動過程,其影響因素過于復(fù)雜,有眾多未知因素存在,。人們所能做的是在地面上觀測某些物理量如地震波等,但這種觀測通常是非常不完善的,。在地表所能觀測到的物理量異常變化,是否與地震的發(fā)生真正相關(guān)往往不能確定。這就是地震預(yù)測研究進展緩慢的真實原因,。

大地震重復(fù)發(fā)生的時間很長,對大陸內(nèi)部的斷裂而言往往是上千年到數(shù)千年,遠遠大于人類的壽命和儀器記錄地震的時間,這就限制了對地震發(fā)生規(guī)律的經(jīng)驗總結(jié),。地震是在極其復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中孕育發(fā)生的,它的過程是高度非線性的、極為復(fù)雜的物理過程,人類迄今為止對這一過程的了解很少,。這些困難都極大地影響到地震預(yù)測預(yù)報的準確性,。

地震預(yù)報難在臨震預(yù)報

地震預(yù)報分為以10年和20年為尺度的長期預(yù)報、以一兩年為尺度的中期預(yù)報,、以月為尺度的短期預(yù)報和以天和小時為尺度的臨震預(yù)報,。

世界各國的地震學(xué)家們從來就沒有停止過對地震預(yù)報的探索,并且不斷地取得不同程度的進展。我國從1966年河北邢臺地震起開始了地震預(yù)測的探索和實踐,1975年對有明顯前震活動的遼寧海城7.3級地震進行了成功的預(yù)報,。一度人們似乎看到了實現(xiàn)地震預(yù)報的希望,。

王林瑛

地震預(yù)測是根據(jù)所認識的地震發(fā)生規(guī)律,用科學(xué)方法對未來地震發(fā)生的時間,、地點和強度做預(yù)先估計。有實用價值的地震預(yù)報必須同時報出時間,、地點和強度,。地震預(yù)測是二戰(zhàn)結(jié)束后開展的探索性研究項目,特別是中、短期或臨震前的預(yù)測至今還處于探索階段,遠沒有到可以實用的程度,。

目前地震預(yù)測研究有3種不同的思路:

①從地質(zhì)結(jié)構(gòu)上判斷地震,。地震發(fā)生在地殼中上層,研究已發(fā)生的大地震的地質(zhì)構(gòu)造特點,應(yīng)有助于今后判定何處具備發(fā)生大地震的地質(zhì)背景。但有些地震發(fā)生前,其地質(zhì)構(gòu)造往往不明朗,震后才發(fā)現(xiàn)有某個斷層,才認為與地震有關(guān),。

②從統(tǒng)計概率中推算地震,。對過去已發(fā)生的地震,運用統(tǒng)計方法,從中發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生的規(guī)律,特別是時間序列的規(guī)律,根據(jù)過去推測未來。此法把地震問題歸結(jié)為數(shù)學(xué)問題,因需要對大量地震資料作統(tǒng)計,研究的區(qū)域往往過大,所以判定地震的地點有困難,而且概率推算很難準確,。

③從“異象”中得出地震先兆,。觀測地球物理場的各種參數(shù),以及地下水甚至某些動植物等的異常變化(可稱為“異象”),可能找到有用的地震前兆。前兆研究中的最大困難是,觀測中常遇到各種天然的和人為的干擾,而所謂的前兆與地震的對應(yīng)往往是經(jīng)驗性的,還沒有找到一種普遍適用的可靠前兆,。幾乎每次地震發(fā)生后,都有人說感覺到了地震前的“異象”,這只能是“事后諸葛亮了”,。

這3種思路都不能有效地解決地震預(yù)測問題。實際采取的是綜合的辦法,把3種不同思路所得數(shù)據(jù)放在一起對比參照,努力對未來的地震活動作出估計,。由此可見,預(yù)測地震并非常人想象的那么簡單,。只有能夠做到時間、地點和震級的準確,預(yù)測才是有實用性的,。而只有在這種預(yù)測基礎(chǔ)上,政府權(quán)威部門才會向公眾發(fā)出地震預(yù)報以及時避險,。

遼寧海城地震預(yù)報的成功,曾讓我國的地震工作者們欣喜。在海城地震發(fā)生后,聯(lián)合國確認海城地震預(yù)報為人類第一次,、也是迄今為止惟一一次對強震作出的準確臨震預(yù)報,。但隨之而來的唐山大地震,又打破了人們的幻想。目前在世界上,地震預(yù)測仍然是一個難題,。而完全準確地預(yù)測出重大破壞性地震,目前仍然做不到,。

實現(xiàn)地震預(yù)報路還漫長

因為地震的復(fù)雜性和不重復(fù)性,對地震的預(yù)報被視為世界科學(xué)難題,甚至國際上很多科學(xué)家悲觀地認為這道難題無法求解。這道科學(xué)難題如何求解呢?

陳運泰(中國科學(xué)院院士)

地震能否預(yù)報?這是科學(xué)家關(guān)心的學(xué)術(shù)問題,也是政府和公眾十分關(guān)切的問題,。我的觀點是,地震作為一種自然現(xiàn)象,其規(guī)律性早晚會被人類認識,。一旦認識到地震的規(guī)律性,就能夠在科學(xué)的基礎(chǔ)上預(yù)報地震。運用科學(xué)方法,采用先進的技術(shù)手段,人類遲早會認識清楚地震的規(guī)律,。只是目前人類的科學(xué)與技術(shù)水平十分有限,科學(xué)家還不具備社會與公眾所要求的短期預(yù)報和臨震預(yù)報的水平,。

大地震的復(fù)發(fā)時間比人的壽命、比有現(xiàn)代地震儀器進行觀測以來的時間長得多,大地震發(fā)生的概率極低,這對科學(xué)家依據(jù)所掌握的地震觀測資料總結(jié)經(jīng)驗規(guī)律也是一個極大的限制,。迄今為止,地震學(xué)家仍然只能利用相當(dāng)稀疏的觀測臺網(wǎng)在地球表面(頂多也不過是地球淺部)進行觀測,用獲取的很不完整,、很不充足、有時甚至很不精確的資料進行推測和判斷,這決定了目前的地震預(yù)報遠不像氣象預(yù)報那樣準確,。

通過對地震活動性的長期觀測,、地質(zhì)調(diào)查以及深部構(gòu)造環(huán)境的探測,長期預(yù)報和中期預(yù)報已達到一定水準,比較有把握,。然而,長期和中期預(yù)報對公眾從大地震中逃生沒有直接的幫助。對于公眾最關(guān)心的短期和臨震預(yù)報,地震學(xué)界意見分歧很大,。

地震前自然界出現(xiàn)的與地震孕育有關(guān)的現(xiàn)象稱為地震前兆,。人的感官能直接覺察到地震前兆稱為宏觀前兆:如水陡漲陡落、變色變味,、翻花冒泡,、溫度升降,、動物的習(xí)性異常,、臨震前的地聲和地光等。人的感官無法覺察,只有用專門的儀器才能測量到的地震前兆稱為微觀前兆:如前震,、地形變異常,、重力、地電和地磁的變化等地球物理變化,、地下流體的變化,。

上世紀90年代國際地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)協(xié)會曾組織各國專家對可能的地震前兆作了匿名評估。對全球范圍的地震專家包括業(yè)余專家聲稱的很多可能的地震前兆現(xiàn)象,包括觀測數(shù)據(jù)和分析報告,進行了認真客觀的評估,。但專家們評估來評估去,中選的只有寥寥幾個,。例如前震,包括作為1975年遼寧海城地震成功預(yù)報的重要依據(jù)的前震。報告說,前震是一種地震前兆,這沒有問題,不過,如何在地震之前把它識別分辨出來則仍然是個問題,并非所有的地震都有前震,例如唐山地震就沒有前震,。

梅世蓉(中國地震局預(yù)測研究所研究員)

通過逐個總結(jié)與系統(tǒng)研究1966—1976年發(fā)生的幾個重大地震,對地震前兆與地震預(yù)報方法的系統(tǒng)研究,、地震預(yù)報方法的實用化研究等重大科研項目的攻關(guān),對篩選出的前兆現(xiàn)象多數(shù)不僅進行了統(tǒng)計檢驗,且對其形成機制開展了一些實驗或理論研究,有的是按學(xué)科進行,也有按地震進行實驗和理論探討。如地下水位,、水氧,、地電阻率前兆的機理按學(xué)科進行了室內(nèi)與野外觀測實驗,對前兆的發(fā)生機制提出了一些解釋。上世紀90年代以來,圍繞唐山地震前兆的多項異常機理進行了理論探討,從地震孕育模式的角度探討了各項前兆的綜合解釋,。研究結(jié)果表明:過去觀測到的一些重要前兆是可以獲得統(tǒng)一解釋的,。

趙文津(中國工程院院士)

在地震預(yù)報上,我認為沒有權(quán)威。李四光先生的地震地質(zhì)——地應(yīng)力研究是一條有希望的成功之路,。當(dāng)然,要將當(dāng)年李四光的地表地質(zhì)思路往深部發(fā)展,了解整個地殼甚至地幔的結(jié)構(gòu),運用系統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的層圈相互作用的思想指導(dǎo)開展地球深部觀測,。