分享

地震预报科学的世界难题

 狮子头499 2014-12-22

  选自《中国国家地理》2008年第6期

  唐山之后,我们没能避免汶川之难,汶川之后,我们有没有能力规避下一次地震巨灾的降临?这需要我们对地震灾害的防御进行反思。这些年来,我国的地震预测预报工作处于什么状态?我们有没有能力预测地震?地震预报为什么这么难?这次采访就是围绕这些主题展开,希望能逐渐呈现国内陆震领域的纷杂状况,从历史中汲取经验,为未来找寻道路。

  本文采访专家

  陈运泰 中国科学院院士 北京大学地球与空间科学学院院长

  周秀骥 中国科学院院士,大气物理学家

  何永年 中国地震局研究员

  黄相宁 地震地质地应力云图灾害预测小组组长

  刘华杰 北京大学哲学系教授

  秦大河 全国政协常委,人次环委副主任 地学部主任

  刘小汉 中国科学院青藏高原研究所研究员

  邓乃恭 中国地质科学院地质力学研究所研究员

  彭华 中国地质科学院地质力学研究所研究员

  2008年5月12日14时28分,四川汶川地区发生8级地震。中国地震台网中心副主任、研究员张晓东在回答记者提问时说:“三大因素决定地震预测是世界性难题,第一、地球的不可入性;第二、地震孕律的复杂性;第三、地震发生的小概率性。”

  国家地震局的专家们认为,破坏性地震(5级以上)的预报,特别是临震预报是不可能的。从这个角度看,1976年的唐山7.8地震和今年的汶川8级地震都是不能准确预报的。

  随后有消息称,2008年4月26日、27日,中国地球物理学会下属的“天灾预测专业委员会”集体讨论,作出“在一年内 (2008.5—2009.4)仍应注意兰州以南, 川、甘、青交界附近可能发生6-7级地震”的预测。而2007年3月19日,黄相宁等提交给该专业委员会的预测意见中提到,2007年5月-2008年4月,西藏雅鲁藏布江大拐弯-四川雅江-云南剑川-印度东北端很可能发生8.3级地震(文字报告于4月30日以密件形式发报中国地震局等国家机关)。

  消息传出之后,人们纷纷质疑国家地震局“破坏性地震的临震预报是不可能的”说法。认为既然已经有人把大地震的大概方位圈住了,为什么政府不让民众知情?我们有没有能力预测地震?为了呈现中国地震预测和预报的复杂处境,记者专门走访了地学界乃至哲学界的诸多学者。

  地震到底能不能预测?

  记者:在大灾难面前,民众最需要科学家们做的事是及时提供信息。为什么我们在汶川地震之前毫无预报?我们有没有能力预测地震呢?

  陈运泰:公众经常是把科学意义上的能够收到防震减灾效应的、国际上公认的地震预测的界定,跟一般的含糊的说法相混淆。

  地震预测和地震预报是两个概念。简单地说,预测是科学家的个人行为,而预报则应该是政府行为。地震预报又包括发震时间、震中位置和震级大小三个要素。预报所依据的,就是科学家们对地震的预测。

  显然,对于人类防灾备灾来说,只有地震的三要素预测比较有把握时,发布预报才能有效。但比较准确的地震短临预报能不能实现?这个问题全世界的科学家都没有解决。

  这次地震之前大地有没有前兆?地震之前到底有没有预报?无论是官方还是民间的说法,都有很多,但是对待这些说法要特别慎重。

  我听人说,去年有个女孩预报了这个地方2008年要发生6.7级地震,我特别找到了这篇论文。实际上她运用了翁老院士多年来使用的预测方法,预测2008年在川滇地区要发生大震。川滇地区有多大?这么大范围要发生6.7级以上地震,上不封顶,这就是她的研究结论。我觉得这样一个结果应用了翁老的办法,还是应该引起注意的。但是如果简单地说,这个地震已经有预报了,或者预报出来了,我认为无论是从政府的规定还是从科学的角度去认识,都是不对的。

  记者:天气预报可以天天报,地震预报为什么不能报?

  周秀骥:其实,今天地震预报的水平和100年前天气预报的水平差不多,那时候,天气预报也是看到蚂蚁搬家就说要下雨了。地球科学无非是“上天入地下海”,我们现在的确上了天,但是入地下海确实非常之困难。因为大气密度没有那么大,好上,所以飞机也有了,卫星也有了。实现了信息三维化。此外,大气的物理规律基本上是清楚的,流体力学发展得非常成熟,比固体力学相对来说成熟一点。我们可以把完全定量化的方程在计算机上进行计算,把数据一输入就可以算出结论。

  而地震学家们并不知道地下那些个板块是怎么在碰撞的,GPS测量的地表形变也无法推知地底下的情况。整个固体地学没有一个像气象这样稠密的观测网,天天准时地提供你的动力方程所需要的参数资料。

  所以在这件事情上,我的看法是科学上急不得,你不发展到那一步,你说一定让他做出准确的预报,是办不到的。

  《中国国家地理》的记者还向专家们提出了以下问题,并得到了专业回答。

  ——地震能不能预报和地震能不能预测直接相关。我们的地震预测水平是怎样的?

  ——从哲学层面上看,地震到底是可知的还是不可知的呢?

  ——今后国家应该如何对待地震预测这件事?

  ——非主流科学家们都在运用什么样的方法预测地震?

  ——“土法”与“洋法”,哪一种在地震预测时是具有优势的?

  ——国外学者怎样看待中国地震预测的“土办法”?

  ——汶川地震事先有没有预测报告?

  ——很多预测意见看上去不确定性很大,如何能作为地震预报的依据呢?

  ——国际上地震预报现状是怎样的呢?

  ——现在矛盾的焦点是政府和科学家们都掌握了部分地震预测的信息,但是地震预报却迟迟不肯发出。地震预报遇到的瓶颈在哪儿?

  ——上世纪60年代中国的“群测群防”是怎么搞起来的?

  ——我感觉“群测群防”不仅丰富了地震预测信息,而且提高了群众的防震意识,应该呼吁重新开展。这对解开目前政府、科学界和公众之间的预报死结似乎有帮助。

  民众越了解地震科学的现状,就越会理解政府是否发布临震警报的难处。民众对地震的恐慌心理是怎么来的?根本不是由于职能部门泄露震情造成的,而恰恰是由于对民众封锁消息。越是封锁消息,越容易滋生流言蜚语,民众就越容易恐慌。理性社会的政府应当使公众清楚自己生活在什么样的环境里,可能面临什么样的危险。在某种程度上来说是让公众自己掌握自己的一部分命运,承担一部分责任。

  青川发生6.4级余震的第二天,我们拍摄了这张照片。“昨天上午鹦鹉跳了4000多次,比平时多一倍,下午就震了。”李均之教授说。5月12日8级大震发生之前,鹦鹉也比平时跳得频率高许多。虎皮鹦鹉的跳动通过鸟笼上的传感器传送到电脑上,由电脑直接做出跳动频率曲线(右图)。是否可以普及这个方法,比如号召家家养虎皮鹦鹉?李教授认为可以:“只需每家发一个传感器就行了。”虎皮鹦鹉只是李教授预测地震的十多种方法之一,他和他的集体对1997年新疆伽师地震、1999年台湾地震、2000年日本伊豆地区的地震都有“超常准确的预报”,有国外学者评价他的研究小组对地震的“远程预测能力是有些超越当今科学常识内涵的”。

  汶川地震之后,西安范家村小学天天组织学生学习防震知识。这些孩子们对于防震知识的学习特别认真。不仅西安,事实上,防震知识的普及在地震多发地区一直是学校教育的一部分,只是长时间来地震没有发生,人们渐渐放松了防震的意识。摄影/陈团结

  背景知识:

  地震预报的“土办法”与“洋办法”

  1966年邢台地震之后,周总理在中南海请李四光和翁文波来谈话,说:“我请你们来是要你们做地震预报,这是我给你们的任务。”李四光和翁文波接受了地震预测的任务,并为此耗尽了毕生的心血。中国也从此拉开了地震预测预报工作的大幕。

  地质部的李四光研究的是地质力学,即用测量地应力变化的方法来研究地壳运动规律。这是他自己创立的学术主张。一大批以地质力学为学术方向的科学家们,运用地应力的观测和分析,解读着地震来临的信息。

  石油部的翁文波研究的是信息预测,例如充分利用历史文献记载和“取象比类”的方法来预测天灾。由翁文波生前创立的天灾预测专业委员会吸收了许多目前中国自然灾害预测造诣高深的人,这些人来自气象部门、水利部门、地震部门,有的甚至只是社会志愿者。

  国家地震局组建时共包括三方面的科学家力量:以地质力学方法为主的地质部专家、以预测理论为主的石油部专家和以地球物理方法为主的中科院专家。由于地球物理方法是由留学西方的学者们带回来的,代表着发达国家的高科技成果,在国内学术界的地位相对较高,所以成为了国家地震局的主要研究力量。

  目前国内的地震预测存在着四种方法。

  第一种方法是地球物理学家从西方引进的地球物理方法,简单说来就是用地震报地震。这种方法对于有前震的地震还是有用的,在大震前有一系列的小震,而且小震的频度越来越高,这就预示大震的来临,如海城地震。这种方法使用从西方进口的高精尖仪器,俗称“洋办法”。

  第二种方法是利用地应力的方法来预测地震。这是李四光先生创立的方法。所谓地应力,就是指存在于地壳中的应力,它包括由地热、重力、地球自转速度变化及其他因素产生的应力。由于地震是地球的内力冲破岩石圈造成的,所以在岩石圈遭受内力挤压的时候,原来的地应力平衡就被打破了,产生了地应力的变化。地应力台就建立在对岩石圈地应力变化反应最敏感的地方,岩石从受力开始直至破碎,地应力的变化都能被感知。地震学家从地应力变化的曲线上就可以预测出地震发生的时间。如果地应力台分布足够多,中国大地上的地应力变化就能被充分感知了。地应力台也可以制成简易的便于群众观测的仪器,从而也是“群测群防”的手段之一。

  第三种方法是观察地球物理场代用指标的变化,如次声波、土地电、地磁异常、大地微动等,这些都可以通过简单原始的观测手段进行监测。还有一类属于肉眼可见的宏观前兆现象,如地下水的水位、水质、微量元素含量、氡含量、天气中的异常现象、动物异常行为、地声、地光等异常现象,也都是群众可以直接观测到的。这些方法是上面两种方法的辅助手段。

  第四种方法是利用预测学的理论来研究地震发生的规律,从而预测地震。这种方法也可借用简易自制的仪器来观测。

  所有那些可以被公众直接参与的监测活动,被当今主流地震学界称为“土办法”。它们就是30多年前中国进行地震预测时“群测群防”策略的基础。1975年海城地震之前,国内活跃着各路预测地震的方法派别,海城地震预报成功之后,以前震—主震的方法预测地震的那个学派就脱颖而出,群测群防就开始不太受重视了。唐山地震以后,国家支持地震局的专家们继续地震观测,而对方法不太关注,地应力台站也相继取消了,取而代之的是用高精尖仪器布设的国家地震台网。

  由是,国内陆震界分出了使用洋办法的“正规军”,和使用土办法的“游击队”。

更多精彩详见《中国国家地理》2008年第6期

 

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多