玉樹(shù)地震讓人們?cè)俅侮P(guān)注地震預(yù)報(bào)的話題。地震到底能不能預(yù)測(cè)?當(dāng)今科技如此發(fā)達(dá),我們究竟離準(zhǔn)確預(yù)報(bào)地震還有多遠(yuǎn)?每次地震后,民間都會(huì)發(fā)出有人預(yù)測(cè)出地震的聲音。專(zhuān)家們認(rèn)為,這種基于經(jīng)驗(yàn)式的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確概率很低,每天都有人預(yù)測(cè)某地會(huì)發(fā)生地震,把這些預(yù)測(cè)加起來(lái)就幾乎到處都會(huì)發(fā)生地震,這種所謂的“預(yù)測(cè)”是沒(méi)有太多科學(xué)意義的。

上天容易入地難

張培震(中國(guó)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(jìn),但仍然是“上天容易入地難”。人們還不能對(duì)地震孕育發(fā)生的10—20公里深處進(jìn)行直接觀測(cè),設(shè)在地表的間接觀測(cè)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(guò)程的復(fù)雜性等是地震預(yù)測(cè)的主要困難所在。

王林瑛(中國(guó)地震局地球物理研究所研究員)

觀測(cè)地下比觀測(cè)太空要難得多,因?yàn)槲覀円綔y(cè)到可能發(fā)生的地震,必須到達(dá)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(cè)。人類(lèi)對(duì)地下探測(cè)到達(dá)的最遠(yuǎn)距離僅距地表10公里多,蘇聯(lián)在上世紀(jì)70年代實(shí)施的科拉半島超深鉆探工程,最終深度為12261米。

地震預(yù)測(cè)的科學(xué)前提,是認(rèn)識(shí)地震孕育和發(fā)生的物理過(guò)程,包括地球介質(zhì)物理、力學(xué)性質(zhì)的異常變化。但人類(lèi)對(duì)地震成因和地震發(fā)生的規(guī)律還知之甚少,主要是因?yàn)榈卣鹗呛暧^自然界中大規(guī)模的深層變動(dòng)過(guò)程,其影響因素過(guò)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(cè)某些物理量如地震波等,但這種觀測(cè)通常是非常不完善的。在地表所能觀測(cè)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(cè)研究進(jìn)展緩慢的真實(shí)原因。

大地震重復(fù)發(fā)生的時(shí)間很長(zhǎng),對(duì)大陸內(nèi)部的斷裂而言往往是上千年到數(shù)千年,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類(lèi)的壽命和儀器記錄地震的時(shí)間,這就限制了對(duì)地震發(fā)生規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)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(guò)程是高度非線性的、極為復(fù)雜的物理過(guò)程,人類(lèi)迄今為止對(duì)這一過(guò)程的了解很少。這些困難都極大地影響到地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

地震預(yù)報(bào)難在臨震預(yù)報(bào)

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

世界各國(guó)的地震學(xué)家們從來(lái)就沒(méi)有停止過(guò)對(duì)地震預(yù)報(bào)的探索,并且不斷地取得不同程度的進(jìn)展。我國(guó)從1966年河北邢臺(tái)地震起開(kāi)始了地震預(yù)測(cè)的探索和實(shí)踐,1975年對(duì)有明顯前震活動(dòng)的遼寧海城7.3級(jí)地震進(jìn)行了成功的預(yù)報(bào)。一度人們似乎看到了實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)的希望。

王林瑛

地震預(yù)測(cè)是根據(jù)所認(rèn)識(shí)的地震發(fā)生規(guī)律,用科學(xué)方法對(duì)未來(lái)地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度做預(yù)先估計(jì)。有實(shí)用價(jià)值的地震預(yù)報(bào)必須同時(shí)報(bào)出時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。地震預(yù)測(cè)是二戰(zhàn)結(jié)束后開(kāi)展的探索性研究項(xiàng)目,特別是中、短期或臨震前的預(yù)測(cè)至今還處于探索階段,遠(yuǎn)沒(méi)有到可以實(shí)用的程度。

目前地震預(yù)測(cè)研究有3種不同的思路:

①?gòu)牡刭|(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(diǎn),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(gè)斷層,才認(rèn)為與地震有關(guān)。

②從統(tǒng)計(jì)概率中推算地震。對(duì)過(guò)去已發(fā)生的地震,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法,從中發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生的規(guī)律,特別是時(shí)間序列的規(guī)律,根據(jù)過(guò)去推測(cè)未來(lái)。此法把地震問(wèn)題歸結(jié)為數(shù)學(xué)問(wèn)題,因需要對(duì)大量地震資料作統(tǒng)計(jì),研究的區(qū)域往往過(guò)大,所以判定地震的地點(diǎn)有困難,而且概率推算很難準(zhǔn)確。

③從“異象”中得出地震先兆。觀測(cè)地球物理場(chǎng)的各種參數(shù),以及地下水甚至某些動(dòng)植物等的異常變化(可稱(chēng)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(cè)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(duì)應(yīng)往往是經(jīng)驗(yàn)性的,還沒(méi)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(shuō)感覺(jué)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(cè)問(wèn)題。實(shí)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(duì)比參照,努力對(duì)未來(lái)的地震活動(dòng)作出估計(jì)。由此可見(jiàn),預(yù)測(cè)地震并非常人想象的那么簡(jiǎn)單。只有能夠做到時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)的準(zhǔn)確,預(yù)測(cè)才是有實(shí)用性的。而只有在這種預(yù)測(cè)基礎(chǔ)上,政府權(quán)威部門(mén)才會(huì)向公眾發(fā)出地震預(yù)報(bào)以及時(shí)避險(xiǎn)。

遼寧海城地震預(yù)報(bào)的成功,曾讓我國(guó)的地震工作者們欣喜。在海城地震發(fā)生后,聯(lián)合國(guó)確認(rèn)海城地震預(yù)報(bào)為人類(lèi)第一次、也是迄今為止惟一一次對(duì)強(qiáng)震作出的準(zhǔn)確臨震預(yù)報(bào)。但隨之而來(lái)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(cè)仍然是一個(gè)難題。而完全準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出重大破壞性地震,目前仍然做不到。

實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)路還漫長(zhǎng)

因?yàn)榈卣鸬膹?fù)雜性和不重復(fù)性,對(duì)地震的預(yù)報(bào)被視為世界科學(xué)難題,甚至國(guó)際上很多科學(xué)家悲觀地認(rèn)為這道難題無(wú)法求解。這道科學(xué)難題如何求解呢?

陳運(yùn)泰(中國(guó)科學(xué)院院士)

地震能否預(yù)報(bào)?這是科學(xué)家關(guān)心的學(xué)術(shù)問(wèn)題,也是政府和公眾十分關(guān)切的問(wèn)題。我的觀點(diǎn)是,地震作為一種自然現(xiàn)象,其規(guī)律性早晚會(huì)被人類(lèi)認(rèn)識(shí)。一旦認(rèn)識(shí)到地震的規(guī)律性,就能夠在科學(xué)的基礎(chǔ)上預(yù)報(bào)地震。運(yùn)用科學(xué)方法,采用先進(jìn)的技術(shù)手段,人類(lèi)遲早會(huì)認(rèn)識(shí)清楚地震的規(guī)律。只是目前人類(lèi)的科學(xué)與技術(shù)水平十分有限,科學(xué)家還不具備社會(huì)與公眾所要求的短期預(yù)報(bào)和臨震預(yù)報(bào)的水平。

大地震的復(fù)發(fā)時(shí)間比人的壽命、比有現(xiàn)代地震儀器進(jìn)行觀測(cè)以來(lái)的時(shí)間長(zhǎng)得多,大地震發(fā)生的概率極低,這對(duì)科學(xué)家依據(jù)所掌握的地震觀測(cè)資料總結(jié)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律也是一個(gè)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(cè)臺(tái)網(wǎng)在地球表面(頂多也不過(guò)是地球淺部)進(jìn)行觀測(cè),用獲取的很不完整、很不充足、有時(shí)甚至很不精確的資料進(jìn)行推測(cè)和判斷,這決定了目前的地震預(yù)報(bào)遠(yuǎn)不像氣象預(yù)報(bào)那樣準(zhǔn)確。

通過(guò)對(duì)地震活動(dòng)性的長(zhǎng)期觀測(cè)、地質(zhì)調(diào)查以及深部構(gòu)造環(huán)境的探測(cè),長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和中期預(yù)報(bào)已達(dá)到一定水準(zhǔn),比較有把握。然而,長(zhǎng)期和中期預(yù)報(bào)對(duì)公眾從大地震中逃生沒(méi)有直接的幫助。對(duì)于公眾最關(guān)心的短期和臨震預(yù)報(bào),地震學(xué)界意見(jiàn)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(chēng)為地震前兆。人的感官能直接覺(jué)察到地震前兆稱(chēng)為宏觀前兆:如水陡漲陡落、變色變味、翻花冒泡、溫度升降、動(dòng)物的習(xí)性異常、臨震前的地聲和地光等。人的感官無(wú)法覺(jué)察,只有用專(zhuān)門(mén)的儀器才能測(cè)量到的地震前兆稱(chēng)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(jì)90年代國(guó)際地震學(xué)與地球內(nèi)部物理學(xué)協(xié)會(huì)曾組織各國(guó)專(zhuān)家對(duì)可能的地震前兆作了匿名評(píng)估。對(duì)全球范圍的地震專(zhuān)家包括業(yè)余專(zhuān)家聲稱(chēng)的很多可能的地震前兆現(xiàn)象,包括觀測(cè)數(shù)據(jù)和分析報(bào)告,進(jìn)行了認(rèn)真客觀的評(píng)估。但專(zhuān)家們?cè)u(píng)估來(lái)評(píng)估去,中選的只有寥寥幾個(gè)。例如前震,包括作為1975年遼寧海城地震成功預(yù)報(bào)的重要依據(jù)的前震。報(bào)告說(shuō),前震是一種地震前兆,這沒(méi)有問(wèn)題,不過(guò),如何在地震之前把它識(shí)別分辨出來(lái)則仍然是個(gè)問(wèn)題,并非所有的地震都有前震,例如唐山地震就沒(méi)有前震。

梅世蓉(中國(guó)地震局預(yù)測(cè)研究所研究員)

通過(guò)逐個(gè)總結(jié)與系統(tǒng)研究1966—1976年發(fā)生的幾個(gè)重大地震,對(duì)地震前兆與地震預(yù)報(bào)方法的系統(tǒng)研究、地震預(yù)報(bào)方法的實(shí)用化研究等重大科研項(xiàng)目的攻關(guān),對(duì)篩選出的前兆現(xiàn)象多數(shù)不僅進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn),且對(duì)其形成機(jī)制開(kāi)展了一些實(shí)驗(yàn)或理論研究,有的是按學(xué)科進(jìn)行,也有按地震進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和理論探討。如地下水位、水氧、地電阻率前兆的機(jī)理按學(xué)科進(jìn)行了室內(nèi)與野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn),對(duì)前兆的發(fā)生機(jī)制提出了一些解釋。上世紀(jì)90年代以來(lái),圍繞唐山地震前兆的多項(xiàng)異常機(jī)理進(jìn)行了理論探討,從地震孕育模式的角度探討了各項(xiàng)前兆的綜合解釋。研究結(jié)果表明:過(guò)去觀測(cè)到的一些重要前兆是可以獲得統(tǒng)一解釋的。

趙文津(中國(guó)工程院院士)

在地震預(yù)報(bào)上,我認(rèn)為沒(méi)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(gè)地殼甚至地幔的結(jié)構(gòu),運(yùn)用系統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的層圈相互作用的思想指導(dǎo)開(kāi)展地球深部觀測(cè)。