地震預報突破或在中國
深重的災難催生了中國的地震預報工作。自1966年邢臺地震之后,成千上萬的地質工作者加入到地震預報的研究隊伍中。
雖然在這些研究者的努力下,我國有過臨震預報的成功經驗,但唐山大地震和本次汶川大地震的不期而至,顯示出短期地震預報的艱難現狀。
這是一個世界性的難題。如果把地球比喻成雞蛋的話,地震研究者連雞蛋殼都還沒有打破,更不用說深入地殼去研究地震的源頭。
盡管“地震預報極難,但并非無路可循”。做了50年的地震預報研究、滿頭銀發的許紹燮在接受本報記者采訪時說,地震是一個大尺度的現象,研究者不應該閉門造車,而應當拓寬視野、注重實踐。“只有地震實踐才是檢驗地震知識的惟一老師。”
希望和失望
根據預報時間長短,地震預報分為長期預報、中長期預報、中期預報、短期預報、短臨預報和臨震預報。臨震預報是指幾小時到1周時間內的預報,短臨預報是指1周到數月的預報,短期預報是指數月到1年的預報,中期預報是指1年到5年的預報,5年到10年為中長期預報,10年以上為長期預報。
不同的預報所起的作用不同。長期預報主要是在烈度區劃時起作用,中長期預報主要是對抗震加固有指導意義,中期預報對抗震加固和短臨預報起作用,短期預報和短臨預報對實現臨震預報起到關鍵性的作用。真正能起到挽救生命的是臨震預報,這也是公眾的期望。
臨震預報最為困難,但中國的確有過一次成功的大地震臨震預報。
1975年2月4日發布的臨震預報,使得遼寧海城100多萬人撤離了他們的住宅和工作地點——僅僅在兩個半小時之后,海城被7.3級強烈地震擊中。
這是世界上公認的、成功預報的七級以上大震,曾經給無數地震預報工作者帶來希望。但1976年緊隨而來的唐山大地震則將悲傷和失望重新帶給地震預報人。
許紹燮介紹說,地震有各種復雜的類型。有的在大震前有密集的前震出現,如海城地震;有的則少有或根本沒有前震,如唐山大地震和本次汶川大地震。
1976年海城7.3級強震前三天,在震中區首先發生了一連串的小震,而且次數逐漸增多,震級逐漸增加,至7.3級強震前,逐步增強的小震活動卻突然出現了平靜。
地震工作者根據邢臺地震總結出的——“小震密集-平靜-大震”的規律,感到海城有可能發生強震,迅速作出臨震預報。
但海城經驗卻無法套用到唐山和汶川。唐山主震發生之前,連1級的小震都沒有預測到;而汶川8級強震之前,也沒有密集的小震記錄。
實際上,“小震鬧大震到”的規律在華北地區也僅僅只占了10%。這給臨震預報帶來更多的不確定性。
地震預測失誤的事件并不鮮見。上世紀90年代,美國預測帕克菲爾得地區可能會發生地震,結果始終沒有發生。1995年,日本曾認為關東地區會發生地震,結果大地震卻發生在阪神地區。
臨震預報需要時間、地點、強度三要素齊全,有時僅僅具備一個要素還無法發布。如果誤報之后貿然下達“疏散令”,難免造成經濟損失、社會震蕩。
相比臨震預報的高難度,中期和長期的地震預報則成功率較高,我國在這方面也有不少成功經驗。
在2003年年初召開的全國地震趨勢會商會上,中國地震局就將烏恰和喀什地區列為6-7級地震危險區。新疆地震局于2003年年初向自治區政府報告,明確提出年內在新疆隨時有發生6級地震的可能,并采取了強化監測等措施。
2003年2月,新疆伽師發生6.8級地震,距震中僅20公里的伽師縣龍口村部分房屋因提前采用了木框架結構的建筑方法,抗震性能大大提高,在這次地震中無房屋倒塌和人員傷亡。
根據許紹燮的研究,本次汶川地震涉及的地區也處在南北向地震帶的龍門山段,往年的中長期預報都提到南北地震帶,從中長期預報來看是比較準確的,但臨震預報卻沒有準確發出。
地震預報突破將在中國
盡管破解短臨地震預測的“金鑰匙”尚未被人類掌握,但中國的地震工作者對此懷有信心。
中國地震局地球物理研究所研究員陳學忠相信,“將來地震預報的突破肯定是發生在中國。”
陳學忠認為,其他國家不太關注地震預報自有其理由。例如,美國地震大多發生在西海岸山區,那里人口稀少,只要把房屋建牢,基本不會發生大規模人員傷亡;而日本雖然是地震多發區,但日本并沒有花太大精力研究地震預報,而是把重點放在建立地震預警機制、牢固房屋上面,同樣可以做到地震低傷亡率的效果。但中國情況不同。中國大多國土處于地震易發帶,而且經濟實力所限,建筑難以達到抗震所需的堅固度和低密度,尤其是在廣大農村地區。地震預測研究在中國來說,是值得去做而且必須去做的事情。
“在地震預報方面,美國是中學生,日本是高中生,俄羅斯是大學生,中國就是博士后。”一生致力于地震預報研究的黃相寧對中國的預報實力很有信心。已經退休的黃相寧,還每月自費去地震局買衛星云圖進行衛星云圖與地震預報分析。
中國地震局已經退休的錢復業、趙玉林研究員,用天地耦合和系統辯識等整體思維指導臨震預測研究,探索到了地震從孕育到發震過程中的演變規律,并通過自己研制的儀器,捕捉到了明顯的特征信息,已經在多個強震的短臨預則中獲得了相當可信的驗證結果。
北京工業大學地震研究所所長李均之、中國氣象科學研究院研究員任振球、核工業部地質研究總院總工程師杜樂天、臺灣中央大學劉正彥等專家都在以各自的方式進行地震預測研究。這些方法,本質上還是利用地震前兆與地震的關系來預報地震。
盡管這些前兆與地震有多大關系,尚不清楚。但是這并不意味著這些方法不是有效。
利用一些地震前各種前兆的現象,發動普通居民實施有效的觀測。這個觀測與國家專業人士的結合,在建國以后的地震預報工作中,形成一個龐大的“專群結合”監測網,曾對地震預報發揮了不小的作用,眾多的群測點也保留至今,仍在發揮作用。
據許紹燮介紹,目前群測點基本由縣一級政府的地震辦公室來管理。由于這些觀測點不是由國家投資建設的,有的是水庫、礦廠自行購買設備觀測,因此大部分群測點的監測數據不匯集到中國地震臺網中心。
群眾觀測點對于地震前兆的監測,則主要是對宏觀異常現象的觀察。老百姓自己發現有什么自然異常,就向群測點反映,通過地辦再逐級上報。重要的信息,也會匯集到各級政府的地震局與中國地震局。
中國地震局監測預報司具體負責個人和團體的地震短臨預報意見。按照法律規定,國家對地震預報實行統一發布制度。地震短期預報和臨震預報,由省、自治區、直轄市人民政府按照國務院規定的程序發布。
許紹燮認為自然異象確會具有一定的地震預測信息。但動植物和自然界的變化有多種成因,并不一定全與地震有關。他以氣象預報為例說,蜻蜓低飛、地面返潮都是下雨的征兆,早期人們的預測可以此為據,但現在則要依靠衛星、雷達來預測天氣,大大提高其準確率;地震預測也是同理,早期在科學條件不具備的時候,要依賴自然觀測,現在有了各種專業監測設備,自然預測手段雖仍然有參考價值,但不應該作為專業隊伍主要的關注方向。
地震臺網布局
專業的地震監測依賴于分布在全國各地的地震臺網。
所謂地震臺網,可以理解為各種地震臺(站)組成的網絡,這些臺網都有一個管理組網作用的數據處理中心。中國最大的臺網中心就是位于北京的中國地震臺網中心。
中國地震臺網中心是中國地震局直屬事業單位,承擔著全國地震監測、地震中短期預測和地震速報的任務。
官方數據顯示,目前我國有20多種地震監測方式,已建立了國家、省、地市三級管理的地震監測臺站2000多個。“新的臺站也在不斷建設,這個數字正在不斷的變化。”許紹燮說。
臺網主要有兩種類型,一種是監測地震波本身的臺網,在地震發生后記錄各種數據信息;另一種是前兆臺網,記錄震前的地殼形變、重力地磁、水文地球化學等前兆異常。
建臺站的目的是為了捕捉地震信息,在積累一個一個震例之后總結經驗,然后把這些經驗上升為理論,以期對地震預報有所幫助。
中國有史以來最大的防震減災工程、總投資逾22億元人民幣的中國數字地震觀測網絡項目,在今年4月11日通過專家組驗收。這個工程通過對已有臺網的數字化改造和新建各類臺站,實現地震數據在數字化、網絡化基礎上的實時共享。
地震臺網的升級改造在許紹燮看來十分必要,許多早期的基本地震臺只能測到中強震,小地震就測不到。“小震是非常重要的,對認識地震的結構和動力非常重要,可以幫助我們認識大震。”
但與國際水平相比,中國數字臺網建設依然不足。以強震臺覆蓋密度為例,日本為1323臺/萬平方公里,美國為53臺/萬平方公里,中國只有1.2臺/萬平方公里。
中國地震局地球物理研究所名譽所長陳運泰院士在接受媒體采訪時表示,“四川阿壩一帶地震臺站相對比較稀疏,所以這些地方的地震即使有可能被預報,恐怕也受到臺網密度的限制。”
從研究角度來說,許紹燮認為地震是個很大尺度的地質現象,對于地震的觀測僅僅局部捕捉還不行。“一個省是局部,從世界范圍看一個國家也是局部。”不要覺得國外和我們沒關系,可能有些前兆在國外出現。
2002年11月3日阿拉斯加發生里氏8.5級大地震,三千公里外的美國黃石公園的間歇泉與小地震都活動增強了。美國學者現在也承認相距3000公里的這些現象間可以有關聯。“加強國際合作和跨國境的地震觀測研究很重要。”許紹燮說。
許紹燮目前還擔任中國地震電磁監測試驗衛星項目的首席科學家,據其透露,中國的地震監測衛星已完成需求分析研討,衛星發射成功后,將對我國的地震預報監測產生深遠影響。
制度建議
地震臺網的建設,只能說為中國地震預報制度提供了必要的硬件基礎,但是,要實現地震預報的突破,還需要進一步改進中國地震預測體制。
大量建設的地震臺、地磁觀測臺,并沒有實現觀測數據在研究者之間的共享,沒有形成很好的工作機制,造成一定程度上的數據資料浪費。
而監測和預報分離的狀態自1976年唐山地震發生以來并沒有得到改善,盡管幾年前中國地震局預報處和監測處合二為一,成立了監測預報司,但實際上管預報處的是一個副司長,管監測是一個副司長,仍是各成體系、各司其職。
原中國地震局地震預測所研究員汪成民告訴記者,中國不是沒有地震預報的知識和能力,而是缺乏很好的管理。“測地震就像治感冒和癌癥一樣,不能說目前不能測就放棄,最關鍵的是要做好管理。”
國務院地震專家委員會滕吉文建議,加強國內、國際合作。他在5月24日的一次會議上指出,現實地震預測的科學途徑仍需要依靠科技進步,依靠科學家的群體,它是一個科學問題。
他認為,應當正視并改變地震預測實際上的封閉狀態,廣泛深入的開展國內、國際學術交流與合作,加強地震信息基礎設施的建設,促成資料共享,充分利用信息時代的便利條件,建立沒有圍墻的、虛擬的、分布式的聯合研究中心,使得從事地震預測的研究人員,地不分南北東西,人不分專營機構內外,都能使用儀器設備,獲取觀測資料,使用計算設施和資料,方便與同行交流。
滕吉文認為,地震預測、防震、抗震是必然的軌跡,顯然地震預測和防震、抗震必須并行,即實施雙軌制,才能最大限度減少人員傷亡、重大破壞和經濟的損失。
與地震臺網近幾年的集中建設形成對比的是,從事地震預測的工作者正在減少。據陳學忠介紹,僅在十年前,地球物理所從事預報的工作者有近30人,而且都是業內比較頂級的學者。而現在該所只有兩三個人負責預報——很多專家退休了,但卻少有新人進入,“沒有年輕人愿意來做這件事情,地震局大部分投入在建臺上去了。”
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