玉树地震让人们再次关注地震预报的话题。地震到底能不能预测?当今科技如此发达,我们究竟离准确预报地震还有多远?每次地震后,民间都会发出有人预测出地震的声音。专家们认为,这种基于经验式的预测准确概率很低,每天都有人预测某地会发生地震,把这些预测加起来就几乎到处都会发生地震,这种所谓的“预测”是没有太多科学意义的。

上天容易入地难

     张培震(中国地震局地质研究所研究员)

当前的科学技术虽然突飞猛进,但仍然是“上天容易入地难”。人们还不能对地震孕育发生的10—20公里深处进行直接观测,设在地表的间接观测也十分稀疏。地球内部的“不可入性”,大地震的“非频发性”,地震物理过程的复杂性等是地震预测的主要困难所在。

    王林瑛(中国地震局地球物理研究所研究员)

    观测地下比观测太空要难得多,因为我们要探测到可能发生的地震,必须到达孕育地震的深度,要到十几公里甚至几十公里的深部,而目前的技术水平不能支持这样的探测。人类对地下探测到达的最远距离仅距地表10公里多,前苏联在上世纪70年代实施的科拉半岛超深钻探工程,最终深度为12261米。

    地震预测的科学前提,是认识地震孕育和发生的物理过程,包括地球介质物理、力学性质的异常变化。但人类对地震成因和地震发生的规律还知之甚少,主要是因为地震是宏观自然界中大规模的深层变动过程,其影响因素过于复杂,有众多未知因素存在。人们所能做的是在地面上观测某些物理量如地震波等,但这种观测通常是非常不完善的。在地表所能观测到的物理量异常变化,是否与地震的发生真正相关往往不能确定。这就是地震预测研究进展缓慢的真实原因。

    大地震重复发生的时间很长,对大陆内部的断裂而言往往是上千年到数千年,远远大于人类的寿命和仪器记录地震的时间,这就限制了对地震发生规律的经验总结。地震是在极其复杂的地质结构中孕育发生的,它的过程是高度非线性的、极为复杂的物理过程,人类迄今为止对这一过程的了解很少。这些困难都极大地影响到地震预测预报的准确性。

    地震预报难在临震预报

    地震预报分为以10年和20年为尺度的长期预报、以一两年为尺度的中期预报、以月为尺度的短期预报和以天和小时为尺度的临震预报。

    世界各国的地震学家们从来就没有停止过对地震预报的探索,并且不断地取得不同程度的进展。我国从1966年河北邢台地震起开始了地震预测的探索和实践,1975年对有明显前震活动的辽宁海城7.3级地震进行了成功的预报。一度人们似乎看到了实现地震预报的希望。

    王林瑛

    地震预测是根据所认识的地震发生规律,用科学方法对未来地震发生的时间、地点和强度做预先估计。有实用价值的地震预报必须同时报出时间、地点和强度。地震预测是二战结束后开展的探索性研究项目,特别是中、短期或临震前的预测至今还处于探索阶段,远没有到可以实用的程度。

    目前地震预测研究有3种不同的思路:

    ①从地质结构上判断地震。地震发生在地壳中上层,研究已发生的大地震的地质构造特点,应有助于今后判定何处具备发生大地震的地质背景。但有些地震发生前,其地质构造往往不明朗,震后才发现有某个断层,才认为与地震有关。

    ②从统计概率中推算地震。对过去已发生的地震,运用统计方法,从中发现地震发生的规律,特别是时间序列的规律,根据过去推测未来。此法把地震问题归结为数学问题,因需要对大量地震资料作统计,研究的区域往往过大,所以判定地震的地点有困难,而且概率推算很难准确。

    ③从“异象”中得出地震先兆。观测地球物理场的各种参数,以及地下水甚至某些动植物等的异常变化(可称为“异象”),可能找到有用的地震前兆。前兆研究中的最大困难是,观测中常遇到各种天然的和人为的干扰,而所谓的前兆与地震的对应往往是经验性的,还没有找到一种普遍适用的可靠前兆。几乎每次地震发生后,都有人说感觉到了地震前的“异象”,这只能是“事后诸葛亮了”。

    这3种思路都不能有效地解决地震预测问题。实际采取的是综合的办法,把3种不同思路所得数据放在一起对比参照,努力对未来的地震活动作出估计。由此可见,预测地震并非常人想象的那么简单。只有能够做到时间、地点和震级的准确,预测才是有实用性的。而只有在这种预测基础上,政府权威部门才会向公众发出地震预报以及时避险。

    辽宁海城地震预报的成功,曾让我国的地震工作者们欣喜。在海城地震发生后,联合国确认海城地震预报为人类第一次、也是迄今为止惟一一次对强震作出的准确临震预报。但随之而来的唐山大地震,又打破了人们的幻想。目前在世界上,地震预测仍然是一个难题。而完全准确地预测出重大破坏性地震,目前仍然做不到。

    实现地震预报路还漫长

    因为地震的复杂性和不重复性,对地震的预报被视为世界科学难题,甚至国际上很多科学家悲观地认为这道难题无法求解。这道科学难题如何求解呢?

    陈运泰(中国科学院院士)

    地震能否预报?这是科学家关心的学术问题,也是政府和公众十分关切的问题。我的观点是,地震作为一种自然现象,其规律性早晚会被人类认识。一旦认识到地震的规律性,就能够在科学的基础上预报地震。运用科学方法,采用先进的技术手段,人类迟早会认识清楚地震的规律。只是目前人类的科学与技术水平十分有限,科学家还不具备社会与公众所要求的短期预报和临震预报的水平。

    大地震的复发时间比人的寿命、比有现代地震仪器进行观测以来的时间长得多,大地震发生的概率极低,这对科学家依据所掌握的地震观测资料总结经验规律也是一个极大的限制。迄今为止,地震学家仍然只能利用相当稀疏的观测台网在地球表面(顶多也不过是地球浅部)进行观测,用获取的很不完整、很不充足、有时甚至很不精确的资料进行推测和判断,这决定了目前的地震预报远不像气象预报那样准确。

    通过对地震活动性的长期观测、地质调查以及深部构造环境的探测,长期预报和中期预报已达到一定水准,比较有把握。然而,长期和中期预报对公众从大地震中逃生没有直接的帮助。对于公众最关心的短期和临震预报,地震学界意见分歧很大。

    地震前自然界出现的与地震孕育有关的现象称为地震前兆。人的感官能直接觉察到地震前兆称为宏观前兆:如水陡涨陡落、变色变味、翻花冒泡、温度升降、动物的习性异常、临震前的地声和地光等。人的感官无法觉察,只有用专门的仪器才能测量到的地震前兆称为微观前兆:如前震、地形变异常、重力、地电和地磁的变化等地球物理变化、地下流体的变化。

    上世纪90年代国际地震学与地球内部物理学协会曾组织各国专家对可能的地震前兆作了匿名评估。对全球范围的地震专家包括业余专家声称的很多可能的地震前兆现象,包括观测数据和分析报告,进行了认真客观的评估。但专家们评估来评估去,中选的只有寥寥几个。例如前震,包括作为1975年辽宁海城地震成功预报的重要依据的前震。报告说,前震是一种地震前兆,这没有问题,不过,如何在地震之前把它识别分辨出来则仍然是个问题,并非所有的地震都有前震,例如唐山地震就没有前震。

    梅世蓉(中国地震局预测研究所研究员)

    通过逐个总结与系统研究1966—1976年发生的几个重大地震,对地震前兆与地震预报方法的系统研究、地震预报方法的实用化研究等重大科研项目的攻关,对筛选出的前兆现象多数不仅进行了统计检验,且对其形成机制开展了一些实验或理论研究,有的是按学科进行,也有按地震进行实验和理论探讨。如地下水位、水氧、地电阻率前兆的机理按学科进行了室内与野外观测实验,对前兆的发生机制提出了一些解释。上世纪90年代以来,围绕唐山地震前兆的多项异常机理进行了理论探讨,从地震孕育模式的角度探讨了各项前兆的综合解释。研究结果表明:过去观测到的一些重要前兆是可以获得统一解释的。

    赵文津(中国工程院院士)

    在地震预报上,我认为没有权威。李四光先生的地震地质——地应力研究是一条有希望的成功之路。当然,要将当年李四光的地表地质思路往深部发展,了解整个地壳甚至地幔的结构,运用系统地质学的层圈相互作用的思想指导开展地球深部观测。