地震为何难以预报

地震为何难以预报  

       

       尽管科学家一直在寻找预测地震的方法，但目前为止，世界上还没有哪个国家能准确地预测地震。科学家认为，要准确地预测地震，掌握地震发生的时间、地点和规模就必须了解地震的发生机制以及地震的前兆。而这些问题目前人类都没法得知。

      一、难以知晓地球内部结构，无法掌握地震发生机制。

      相对于其他科学领域，对地震的科学研究刚起步50多年，科学家对地球内部的认识还停留在很初级的阶段。地震的成因非常复杂。科学家曾经尝试在实验室里模拟地震，但这种实验是基于特殊条件下进行的，而现实情况要复杂的多，科学家们并不知道在很深的地壳下究竟会发生什么，目前地壳的研究只能通过钻机钻地12公里，而地震多数发生在地下15公里。在很多情况下，科学家无法直接观察地震孕育发生的全过程，但猜测地震发生前，断层可能会经历一个变化的过程。然而，在地表只能凭借有限的仪器设备捕捉地壳内部结构和状态变化的间接信息，它们并不能灵敏地捕捉到信息，每次地震像是瞬间发生的。

       

二、地震记录数据不够，规律无应用价值。

人类对地质观察的知识和数据积累并不全面和系统，很多地震周期跨越几千年，但很多地方的地质学家只积累了100年左右的数据，虽然有的根据现有数据，提供了特定规模的地震在未来数年到数十年之间发生在某区域的机率，对某些区域的地震预报有实用价值，然而这些技术的可靠性既未确立，也无法重制，很难建立起具有实际指导意义的模型。未能准确判断出一次地震发生的时间、地点和规模，科学家试图找到地震发生的前兆。但目前为止还没有哪种现象被证实一定会发生在其他地震之前。虽然现在科学家可以结合一些监测数据和自然现象来分析哪些迹象和地震有关，关联度有多大，初步得出了一些小的结论，但仍然停留在很初级的研究阶段，并没有证实具有普遍性，只有研究价值没有应用价值。

      

三、科学家认为单个地震本质上不可预测。

科学家用著名的“沙堆模型”来形象地说明自组织临界态的形成和特点。当前国际地震学界的主流观点认为，根据现有的知识无法预测地震，或者地震在本质上就无法预测。2008年，美国地质勘探局(USGS) 也明确表示不预测地震，在可预见的将来人类也不会知道如何预测地震。即便对地球结构有了更深入的了解，也搜集出了更多的数据，有些科学家认为问题仍然存在：单个地震具有固有的不可预测性。

      科学家认为，可预测的大地震一定是特定物理状态导致的不寻常事件。但地球处于一种自组织的临界状态，任何小地震都有可能引发大地震。这一观点得到观测结果的支持。根据观测，除了规模最大的地震外，地震规模或者说震级的分布是恒定的。在自组织的临界状态，震级的这种恒定性普遍存在。任何特定的小地震是否会升级为大地震取决于一个面积巨大的区域内的大量物理条件的微小细节，而不仅仅是断层临近地区。地震破裂是一个非线性动力学过程，对未知初始条件高度敏感，因此大幅降低了可预测性。单个大地震的预测需要了解所有这些细节并且达到很高的准确度，而具备这种能力短期内是不可能的。目前还没有一项定量理论能够通过分析这些数据预测单个地震。

       当前国际地震学界的主流观点认为，根据现有的知识无法预测地震，或者地震在本质上就无法预测。2008年，美国地质勘探局(USGS) 也明确表示不预测地震，在可预见的将来人类也不会知道如何预测地震。

      

 

　  1975年2月4日发生的海城地震因科学家所谓“成功预报”和政府发出临震提醒，一直被地震预报爱好者和民间科学家提起。在此后近四十年的时间内，“海城经验”几乎成真理和衡量标尺。在总结海城成功预报地震的一书《一九七五年海城地震》称海城地震预报符合地震预报的“长、中、短、临”四阶段预报模式，都不是完全建立在科学推理的结果上，而充斥着偶然性和牵强附会的成分。

      四、“中期预报”区域根本不包括海城，证据均站不住脚。

被称作是“中期预报”的1974年国务院69号文件

      所谓“中期预报”：1974年6月，国家地震局的地震形势会商会上，定出有六个区域，包括：北京天津区域、渤海北部区域、邯郸安阳（山西河北河南交界处）、山东临沂、黄海中部、内蒙古包头五原，在未来一两年内有发生5-6级地震的危险。其中“渤海北部”就被视作是成功预测海城地震的中期预报。不到20天之后，1974年6月29日国务院下达了这份国发（1974年）69号文件。

       实际情况一：预报区域不包括海城。根据加拿大地质调查局研究院王克林、中国地震局地震预测研究所陈棋福、中国地震台网中心首席预报员孙士鋐和辽宁省地震局王安东2006年发表在《美国地震学报》的论文指出，根据当时会议摘要显示，“在这些区域中，渤海北部的金县-大连是显著区域”。这一区域距离海城震中实际上还有200公里的距离。但在海城地震后的预报总结中，这个区域被扩大化，将海城也包括进来。

       实际情况二：预报区域范围广，成功概率低。中期预报的六个区域中也只有这一地区发生了破坏性地震，其余五个区域均没有地震发生，预报成功概率是16.7%。这一概率对之后的地震预报也没有借鉴意义。

会商会上所提“渤海北部”不包括海城

       “中期预报”的证据：1、小震活动增加；2、渤海北部海平面上升；3、大连地磁异常；4、金县水准变化异常。

       实际情况：证据都是误差或无关。1、小震活动增加：区域属内蒙古自治区，距海城震中十分遥远； 2、渤海北部海平面上升：潮汐台记录的海平面明显变化的数据后被证明有误；3、 大连地磁异常：在1974年6月便停止，与1975年海城地震无关；4、 金县水准变化异常：没有考虑到附近抽取地下水带来的误差。

     五、 “短期预报”未被采纳，官方未发布短期预报。

1974年12月辽宁省所发地震警报

       所谓“短期预报”：被后来宣传认定为海城地震短期预报是，顾浩鼎在1975年1月全国地震趋势会商会上的发言。他的发言指出，根据金县的水平异常和大连的地磁异常，他预测在该区域“半年甚至一两个月内，会有6级地震”。

      实际情况一：顾浩鼎发言当时未被采纳。在全国地震趋势会商会上，顾浩鼎的发言并未被采纳。大会结论改为“一年内会有5至6级地震”。既然大会当时并未采纳顾浩鼎的预测，何来后来的“顾浩鼎的发言是短期预报”的结论？根据当时实际情况，官方并没有正式发布短期预报。

      实际情况二：“短期预报”区域也不包括海城。同上文所提到的中期预报一样，所谓的短期预报是基于中期预报的证据所做的预报，预报范围仅限于“渤海北部的金县-大连”区域，并没有包括海城在内。

      六、地震预报仅是巧合，未预报时人已撤离。

海城地震震中

       所谓“临震预报”：辽宁省地震办主任朱凤鸣在2月4日零时30分向省政府提交的《地震情报》第14期中，明言“震级尚在不断加大”和“很可能后面有较大地震”，这些被宣布为海城地震的临震预报。官方的说法是，省政府于1975年2月4日“得到该日将于海城附近发生强震的预报”。

       实际情况一：未预测地震“马上”发生。根据2004年，四位地震专家王克林、陈棋福、孙士鋐和辽宁省地震局王安东的调查显示，1975年2月4日，辽宁地震办没有一个工作人员认为，他们预测在那一天内会发生地震。朱凤鸣提交的报告中，“较大地震”发生的时间尺度是一两个星期之内，而非“马上”。

       实际情况二：省领导行政命令成巧合“预报”。当朱凤鸣上报至革委会副主任华文时，华文立即要求“你们最好确定个地点，由我们通知有关县市到那里集合，立即研究防震措施和布置防震工作”。在当时特殊的历史时期内，华文的行政决定，阴差阳错地实现了海城地震的省级预报。

       实际情况三：未预报前人员已撤离。由于2月3日傍晚至2月4日晨的频繁地震，一些山墙和烟囱已经倒塌。所以，一些公社和个人在没有收到上级要求的时候，已经自行疏散了。

                辽宁省营口市新华影院门口的告示

 

       “临震预报”的证据。前震频繁：从2月3日18时38分到2月4日17时39分，海城共发生地震33次；其中2级到2.9级地震9次，3级到3.9级地震8次，4级到4.9级地震2次。

       实际情况一：小地震后出现大地震概率低。据美国地质调查局的统计，一次地震之后，3天内在其附近发生一次大地震的概率只有大约6％。这一概率在地震预测中是毫无借鉴意义的。每年全世界范围内发生4-5级地震的平均次数多达万次。如果把这些小震都当作是大地震的前震去预报，将会导致难以计算的误报和恐慌。

       实际情况二：大地震前有前震概率低。大部分大地震发生前都没有前震，只有大约10～20％的大地震有前震。依靠前震来做地震预报是不可能实现的。

       七、海城地震伤亡少并非因为“地震预报”。

 

海城县欢送救灾解放军

      衡量一次地震预报是否成功的标准，在官方看来是死亡数字的多少。海城地震直接和间接死于此次地震的总人数只有2041人。在7.3级地震中，这个数字确实是一个成功。但这一成功也并不是完全因为地震预报结果。

      首先，在1974年12月，辽宁本溪发生了5.2级地震。（据考察结论来看，这次地震是由水库引起的，属于人为地震/工程地震，与后来的海城地震无关。）次日，辽宁省发布通报，提出了三个短期预报，但随后证实这三次预报都是误报。尽管这次预报后来被证实为误报，当时辽宁省党委书记、革委会主任以及沈阳军区政委的毛远新，下令组织震前演习，这客观上对一个多月之后的海城地震的抗震救灾工作，起到了积极作用。另外，由于地震发生时间是在傍晚，海城布房屋多是木制结构，这些也都极大地降低地震造成的伤亡。

      海城经验的唯一成功，就是结果。海城地震的预报和防范虽然大大减少了人员损失，但是其经验却被错误总结了。可以说，海城经验对其他的地震预报没有科学借鉴意义。《美国地震协会公告》曾评价说，“海城地震的预测，是结合了经验主义分析、直觉判断和好运气，这是预测地震的一次尝试。” （本文参考《Predicting the 1975 Haicheng Earthquake》，发表在2006年6月份出版的《美国地震学报》。）

 

　  动物异常、井水犯浑等一直被看作“地震前兆”，然而，科学家始终无法确定这些“前兆”的物理机制和科学规律。地震前这些“前兆”或多或少会出现，但出现这些“前兆”不一定就预示着地震必然会到来。仅依据这些所谓的“前兆”判断地震发生与否并不是严肃科学。

     2008年汶川地震前两天曾报有绵竹数十万只蟾蜍上街的新闻。报告称地震前猩猩会显得很不耐烦，发出不安的叫声。

       公元前373年，古希腊历史学家记录下老鼠、狗、蛇以及鼬鼠在赫利克城大地震来临前数天大批逃离的奇事。此后，古今中外都有类似的传说，尤其在中国的地震史料中，更是有许多关于震前动物异常的记载。例如，唐代天文著作《大唐开元占经》中有震前老鼠反应异常的记载。近年发生的则有2008年汶川地震前两天成都《华西都市报》刊登绵竹数十万只蟾蜍上街的新闻。正因这些前人的经验和记载让部分民众深信动物异常就会发生地震，却忽视了另一些时候，即便发现动物异常却没有发生地震，如2002年西昌邛海出现鱼群“跳龙门”异象，引起民众一阵恐慌，最终地震却没来。

 

      其实，学界认为地震前动物会有异常行为的，通常持有两种观点，一个认为地下岩石的运动产生出某些动物可以感应到的电波，另一个从野生动物因生存需要，拥有比人类更加敏感的嗅觉、视觉和听觉，推出其具有感知极微小震动的能力。根据美国史密森尼国家动物园发布的一则报告显示，园内动物对近期发生的地震会有各种反应。报告称地震前猩猩会显得很不耐烦，发出不安的叫声，或者乱扔食物，鸟群则窜来窜去。

       但是从报告细节的描述中也会得出不同的信息，例如，园区内某大型树栖类猩猩在震前开始到地震进行中会一直发出“嗳气式的吼叫”，而这样的叫声通常是在她极度愤怒的情况下表达不高兴或者沮丧的表现。也就是说，如果不是发生地震，也有可能是其他原因引起她的愤怒，而表现的方式却是相同。也就是说，地震前动物肯定会有异常行为，但动物习性异常却不必然推出会发生地震，它们之间是“必要非充分关系”。对此，英国地质勘测所地震学家罗杰·缪森(Roger Musson)也曾指出，许多国家都一直在寻求以自然界的变化，尤其是动物行为来作为早期警报的迹象。但到目前为止，人们发现利用动物来预报地震并不是可靠的方法。

       所谓的“地震云”也不过是普通云中的一种。在古代，不论是中国还是意大利都曾对“地震云”做过研究，认为其能够预兆地震的发生。1935年重修的《隆德县志》记载了大约300年前发生的事：“天晴日暖，碧空清净，忽见黑云如缕，婉如长蛇，横卧天际，久而不散，势必为地震。”

 

      然而，对其生成机制，普遍有两种观点，一种认为当板块运动时会从地表释放出大量的高温高压水汽，水汽上升在大气中就会形成狭长的“地震云带”。另一种则认为地震之前地磁场以及电磁场都会发生变化，于是水汽或者尘埃受到影响而形成有序排列的“地震云”。但不论是何种观点，目前都没有被主流科学界所接纳，只有中国和日本的民间人士还在研究此种方法。1978年3月6日早晨，前日本奈良市长键田忠三郎通过“地震云”预测在3月7日前将发生7.8级地震，震中位于地震云中垂线方向，最后地震并不在其所预测的位置发生。

      其实，所谓的“地震云”也不过是普通云中的一种，例如带状的“飞机云”，属于卷云带，其大多是因高空急流而被拉伸很长。又如辐射状的“扇骨云”，有的是几条卷云带，有的是高积云带，也是因为高空风场的分布而形成。再如“肋骨云”，属于云街，是由大气湍流的有组织分布而形成水平延伸的涡度卷，与是否会地震毫无关系。

地磁场示意图

      此外，“地震云”说法中地震前地磁场会发生变化的观点，亦被用于解释地震前磁铁会失去磁性的征兆。有民间人士据此观点认为，把一块磁铁用绳子挂在高处，下面正对地板砖或一个铁盆，磁铁上粘一块大铁块。地震前地球磁场发生剧烈变化，磁铁便会失去磁性。那么，铁块掉下来，落在地上或盆上，发出响声，可以在房屋没有晃动前10分钟至几十秒内起到预警作用。

       首先，地震前地磁场会发生变化是基于地层内快速的地质变化所导致的，即是学理上可以理解的，也是实验中可以观测到的。也就是说学界承认地磁场异常的位置和地震震中的位置具有某种关联性。但是，这种地磁场异常的量级都在0.000,000,001特斯拉，比地球磁场0.00005特斯拉的量级小很多。作为比较，100米之外的普通输电线产生的磁场一般在0.000,001特斯拉的量级，是地震有可能产生磁场变化的1000倍。可以说，地震产生的磁场变化极其微小，以致磁铁的磁化状态不会有任何的改变，压根就不能依靠这种不具有任何科学性和可行性的方法来预测地震。

井水犯浑预兆地震说法，因如今水污染严重而毫无研究价值。

       在“地震云”说法中，有关板块运动致地表释放出大量高温高压水汽的观点，亦被民间用于解释井水犯浑或者井水升温可以预测地震的方法。在学界，这两个问题要么因如今普遍水污染严重而毫无研究价值，要么与学界所承认的水温会下降的意见相左。

       在上世纪90年代，国际上曾爆发关于地震能否预报的激烈争论，国际地震学与国际地震预测委员会，组织的一个多国专家委员会，对各国地震专家提出的37项有关地震的前兆进行严格评审，其中只有5项被通过，包括震前数小时至数月的前震、震前数月至数年的“预震”、强余震之前的“平静期”、地壳形变和水中氡气含量减少（水温下降）。其中，仅有一项与井水有关，也就是说，即使有关水温的研究被通过评审，但这些结论即使在地震学家内部仍然存在不同的看法，更何况还有水温是上升还是下降的出入。

       另外，有关通过井水来捕获地震前兆的研究，还有2008年科学家在美国圣安德烈斯断层上，首次利用深井观测比较精确地测量到地下岩石在地震来临前发生的物理变化，从而证实了以前只有在实验室中才能得到的结论。但是对于这一研究结果的意义以及能否作为稳定的地震前兆，科学界亦存在着不同的看法乃至争议。

所谓“地震前兆”无法得出确定性的物理机制，不成科学。

       其实，即使是地震学家，也曾相信地震在释放之前会有所“前兆”，甚至一度认为有可能对地震做出某种程度的预报。当时，许多著名的地球物理学家都深信，系统地进行短期的、临震的预测是可行的，只要布设足够的仪器以发现与测量地震前兆。

       然而，地震学家很快就发现，这些前兆越研究越有问题，波速比异常试验结果不能重复，岩石力学膨胀、微破裂和流体流动实验结果时有时无。多年来，地震学家们也希望能够寻得“确定性的地震前兆”，也就是说，任何一种在地震之前必定毫无例外地观测到，并且一旦出现必定毫无例外发生大地震的异常。但是这种期待中的前兆，始终难以确定成一个具有科学规律的物理机制。

       即使1989年有5项关于地震前兆的提名参数通过了国际地震学与国际地震预测委员会的评审，但在地震学家内部，关于这些前兆参数的审议意见也并非完全一致，中国地震局地球物理研究所荣誉所长陈运泰院士曾表示：并不是说没有通过的方法就一定毫无用处，但也不意味着通过的方法就可以运用于预报地震，比如前震无疑是地震的前兆，但是如何识别前震呢？

       地震与地震是不同的，把所有地震都不加以区别的对待是不合理的，甚至用井水温度升高、井水变混、蟾蜍迁徙、井水水位突然升高等这些毫无物理机制而言的宏观异常现象作为一个“前兆”，让其适合所有的地震并不属于严肃科学。