余豐晏
(云南省地震局,云南 昆明 650224)
在剛過去的2014年,中國云南地震頻發(fā),僅魯甸一個6.5 級地震,就造成617 人死亡、112 人失蹤、3143 人受傷的悲劇。接踵而至的地震災難,慘重的人員傷亡不禁讓人們屢屢追問,地震究竟能否預報?回顧半個世紀以來中國地震的預測預報歷史,了解國內外地震預測預報發(fā)展的現(xiàn)狀,分析我們的國情乃至省情,有助于社會公眾,尤其是處于多震省份的人們,對這個問題作出清醒的思考與判斷。
早在新中國建立初期,我國就在中國科學院內設立了地震臺站等地震工作機構,主要任務是地震觀測、現(xiàn)場考察、人才培訓,但沒有統(tǒng)一的管理機構,人員和機構都比較分散。
真正有組織的開展地震預測預報工作是在1966年邢臺地震之后[1]。邢臺地震發(fā)生后,中國內地地震活動頻繁,相繼發(fā)生渤海、通海、爐霍、永善等一系列強震,在周恩來總理的親自關懷下,我國逐步建立起全國性的地震工作機構,并開始大規(guī)模地開展地震觀測、研究與預報探索工作。1975年海城地震的成功預報猶如一枚催化劑,極大地鼓舞了全國上下的預報熱情,“群測群防”成為具有中國特色的地震預測預報模式。1976年唐山地震發(fā)生后,舉國反思,進入了對地震前兆觀測手段和預測方法進行清理、評價的階段。1988年瀾滄~耿馬地震后,我國加強了對地震應急的探索。2000年,在全國防震減災工作會議上,正式提出要建立健全防震減災“三大工作體系”,即地震監(jiān)測預報、地震災害預防、地震緊急救援工作,標志著地震預測預報不再是地震部門唯一的主體工作。2008年汶川地震后,國家地震部門成立專門的總結與反思機構,開展了地震預測預報思路、方法大討論,從各方面尋找防震減災工作有效服務社會的線索,試圖破解地震預報困局;2014年,實施政策研究重點任務“防震減災融合式發(fā)展暨服務新型城鎮(zhèn)化建設研究”,探索防震減災工作融入國家經濟社會發(fā)展的新途徑。但是,無論地震工作領域如何拓展,到目前為止,中國仍是世界上唯一把地震預測作為專業(yè)地震部門社會責任和工作任務的國家,甚至有人比喻說,在預測地震上,美國如果是小學生的話,那么中國就是博士生。
地震預報是對未來破壞性地震發(fā)生時間、地點和震級的預測,包括長期(10年內)、中期(1~2年內)、短期(3 個月內)和臨震(10 日內)預報。該項研究起步于上世紀50年代,最早源于1948年的阿什哈巴德7.5 級地震。當地的水文地質工程師震后在整理自來水公司的地下水化學測試數據時發(fā)現(xiàn),震前水氡濃度異常增高,震后恢復。這引起前蘇聯(lián)科學家的注意,認為地震是有前兆的,于是開始了大量探索工作。
美國在1964年阿拉斯加地震后制定地震預報研究規(guī)劃,并于上世紀80年代在加州帕克菲爾德建立了地震預報實驗場。日本政府從1964年開始推行地震預報研究第一個5年計劃,并持續(xù)至今。前蘇聯(lián)在上世紀60年代在中亞和遠東地區(qū)建立了一系列地震預報實驗場,開展現(xiàn)場研究和基礎性的實驗理論研究。同期,德國、法國、英國也與土耳其合作開展了地震預報研究,希臘、意大利則相繼開展了地中海地震預報方法試驗[2]。就研究方法而言,西方國家在地震預報研究中十分重視機理研究,試圖從理論上弄清地震的整個物理力學過程[3]。中國的地震預報通過從實踐中總結經驗,逐漸形成一套長、中、短、臨階段性、漸進式預報思路和工作程序[4],基本屬于經驗性預報。
在地震預報方面中國曾經取得過可喜成績,如1975年海城地震。震前3 天觀測到數以百計的小地震,震前一天(2月3 日)地震部門報告營口、海城地區(qū)可能要發(fā)生一次大地震;4 日遼寧省政府召開緊急會議并向各市、地(盟)發(fā)出電話通知。資料顯示,通知下達后,各界群眾緊急動員,積極采取措施,甚至有的電影院還貼出了“因地震改為露天放映”的布告。當日19 時36 分,海城發(fā)生7.3級地震。震中地處人口密集地區(qū),但人員傷亡僅占人口總數的0.32%,損失降低到了最低程度。海城地震是人類歷史上第一次準確預報強震,也是國際上唯一承認的、具有科學意義和社會效益的成功預報,被中國地震界視為里程碑式的事件。的確,即便在40年后,當我們回過頭再來看海城地震的預報過程時,心里也會不由不贊嘆這美妙的“臨門一射”。
事實上,中國成功預報的地震絕不僅是海城地震。1976年我國還成功預報了云南龍陵7.3 級地震、四川松潘—平武2 次7.2 級地震。最近十年也有幾次較好的預報,比如2007年6月3 日寧洱6.4 級地震預報,就得到了云南省人民政府和中國地震局的通報表彰與獎勵。用百度搜索“地震預報”,就可搜索到7 個成功案例。
但是,地震預報還遠未過關,失敗的慘痛要遠多于成功的記憶。就在人們信心滿滿等著捕捉下一次大地震時,突如其來的唐山地震幾乎瞬間摧毀整座城市,導致24.2 萬人死亡;2008年的汶川地震造成8 萬多人死亡;還有近在眼前的玉樹、蘆山等7級地震。類似的情況在其他國家也比比皆是:2004年印尼蘇門答臘9.3 級地震,地震及其激發(fā)的海嘯導致24 萬人死亡;2010年海地太子港7.3 級地震,23 萬人死亡;2011年日本福島9.0 級地震,不僅致死近2 萬人,還損壞核電站引起嚴重核泄漏。面對這些強震,無論是西方的物理預報還是中國的經驗預報,震前都未能奏效,都沒有作出短臨預報。接連的災難導致國內、國際地震學界對地震預報的巨大爭議以及社會公眾的廣泛質疑,地震預報不斷遭遇“滑鐵盧”,陷入尷尬境地;而多次大震的漏報、虛報也讓地震工作者顏面盡失,信心遭受一次次重創(chuàng)。
1997年,《科學》(Science)雜志發(fā)表《地震不能預報》一文,在科學界內外引起強烈反響,地震預測預報研究走入低谷。2008年,美國地質勘探局曾就地震預報問題做出過一次正式回應,指出無論是美國地質勘探局還是美國加州理工學院或者任何其他科學家都沒有預報過一次大地震。在可預見的未來他們不知道如何預報,并且也不打算知道[5]。2009年,英國BBC 地平線系列做了一期紀錄片《我們?yōu)槭裁床荒茴A報地震》,試圖說明地震是極其復雜的過程。
在國內,唐山地震的漏報使地震學界的主流專家一下子找不到了方向,5 名科學家聯(lián)名向中央寫信,建議撤銷地震局,理由是:地震預測還處于科學研究階段,遠遠沒有到可以實用的程度。巨大的壓力下,就連曾經成功領導過四川松潘—平武地震預報的梅世蓉先生也聲稱“地震不能預測”。而汶川地震后,從事專業(yè)研究的地震部門一再檢討自己“犯的錯誤”。
人們不禁要問,地震預報究竟還有沒有必要搞?地震預報到底是一個難題,還是一個本質上不可能的問題?如果是前者,它可能是困難的,但卻是極有價值的,這種價值未必表現(xiàn)于應用,僅就基礎研究而言也是重要的;如果是后者,那就是毫無意義的了。
我們真的束手無策了嗎?事實上,地震預報難,這是全世界多數學者公認的;但地震預報本質上不可能,卻不是業(yè)界的共識。
那么地震預報究竟難在哪里?概括各種觀點,突出困難有3 個:一是地球的不可入性讓人們無法直接深入地球,觀測地震孕育的物理過程,只能依靠在地表設一些臺站,觀測、推測數據的變化與地底下的聯(lián)系;二是地震前兆異常難以識別,已有的絕大多數異常與地震關系并不唯一,它們可能是地震異常,也可能不是[6]。通過IASPEI(國際地震學和地球內部物理聯(lián)合會)評定的地震前兆已經很少,依然有人提出不但要對地震前兆進行統(tǒng)計檢驗,還有必要對統(tǒng)計檢驗標準本身也進行檢驗[7];三是如何用異常來準確判斷地震發(fā)生的時間、地點和強度。地震的重復周期長、概率小、演變復雜,現(xiàn)有樣本難以總結規(guī)律。上述3 個難點,對地震預報常用的地震地質、地震前兆和地震統(tǒng)計方法而言,每個都會造成地震預報實踐的“腸梗阻”。
但是業(yè)界的專家并沒有放棄,有數據和事實為證。2004年9月28 日,地震學家在帕克菲爾德地震試驗場守候多年的6 級地震終于發(fā)生了,雖然比預測的時間整整晚了11年。同年,《自然》(Nature)雜志刊登《思路的劇變》,指出地震預測預報研究開始出現(xiàn)升溫[8]。另外,以Earthquake prediction 或Earthquake forecast、forecasting 為主題詞,在中國科技信息研究所進行SCI 檢索,結果顯示地震預測預報研究固然稱不上是一個熱的研究領域,卻也在平穩(wěn)發(fā)展[2]。汶川地震發(fā)生后,《南方周末》記者再度采訪《地震不能預測》4 位作者之一Kagan,他認為對于個別地震的預報從科學上來說是不可能,但是對于一個地震發(fā)生的可能性是可能預測或預報的。長期預報對公共設施(房屋、道路等)的建造和保險率的設定很重要,短期預報可以減輕損失。應該說,出現(xiàn)轉折不是偶然的,新技術的應用和堅持不懈的探索是促使這一轉折出現(xiàn)的重要原因。
國際上對于地震預測確實有不同看法,但爭論的焦點是短臨預測,中長期預測還是有辦法的。國際著名的日本地震學家安藝敬一(KeiitiAki)曾在答記者“關于地震預報問題”的提問時指出:“海城地震預報成功了,但唐山地震預報失敗了,這就是當前的地震預報現(xiàn)狀。”這一回答非常巧妙地指出,處于開創(chuàng)期的地震預報實際上就是一個探索過程,有成有敗,并不奇怪。即便是在悲觀情緒蔓延的汶川地震后,中科院院士、地球物理學家陳運泰仍然堅持,地震是否永遠不能預測在科學上是沒有定論的,爭論雖激烈,但不是一個“少數服從多數”的問題,不能因為難度大就放棄[9]。
從上述情況可以看出,地震學家們對地震預報的研究和思考一刻也沒有停止過??梢哉f,正是這些深入、理性的思考,使得地震學家沒有因為爭論、失敗和困難而放棄努力。
更深層次的原因則來自深厚、強大的社會需求。根據20 世紀全球資料統(tǒng)計,地震所造成的死亡人數超過所有自然災害人員死亡總數的一半,“殺傷率”居群災之首。大陸動力環(huán)境分析顯示,2004年蘇門答臘島9.3 級地震后,全球已進入巨大地震相對活躍時段。上個世紀,地震造成的死亡人數超過100萬,有人預言本世紀可能會是上個世紀的10 倍。緊迫的地震形勢、巨大的社會需求,決定了地震預報必然要進入人類科學研究的領域,也必然會引起政府、社會和公眾對地震預測預報和預防工作的高度重視。
中國政府高度重視防震減災工作,在黨的“十八大”報告中首次提出加強防災減災體系建設,提高地震災害防御能力。因為,中國占全球陸地面積的7%,20世紀卻發(fā)生了全球大陸35%的7 級以上地震,地震死亡人數占全球49%左右,居各國之首[10]。我國50%的國土面積位于7 度以上的地震高烈度區(qū)域,包括23 個省會城市和2/3 的百萬人口以上大城市。而自2001年昆侖山口西8.1 級地震,中國內地西部及鄰區(qū)已經發(fā)生了多次8 級左右地震。能事先預報地震,是政府、社會和公眾最強烈的愿望,尤其是在像我國這樣人口眾多、居住環(huán)境差、震災頻繁的欠發(fā)達國家。放棄地震預報,猶如自斷其臂。譬如醫(yī)學上許多癌癥,雖然目前辦法不多,但醫(yī)學研究依然在繼續(xù),研究機構也并沒有被撤銷。因為人們堅信,沒有堅持的過程,就不會有攻克的結果。地震預報研究作為一門科學,也理應同樣得到人們的理解和寬容。
云南是我國地震最多、成災率最高的省份之一,震災頻繁、嚴重已成為云南的基本省情之一。根據國家頒布的《中國地震烈度區(qū)劃圖(1990)》,云南省國土面積全部處于6 度以上的地震烈度設防區(qū),其中7~9 度高烈度設防區(qū)的面積為84%,包括112 個縣(市)。所以云南的防震減災工作在汶川地震后不但沒有削弱,反而更進一步強化,省政府連續(xù)開展2 個5年計劃,投資超過百億,實施全面加強預防和處置地震災害能力建設的“十項重大措施”(2008年6月2 日《云南日報》全文刊發(fā)該決定)和“十項重大工程”,全面提升我省防震減災能力。其中第一項措施(工程)就是進一步提高地震監(jiān)測預報能力和水平。
面對國家以人為本、經濟社會和諧發(fā)展、人民安居樂業(yè)的需求和企盼,地震預報沒有退路,只有迎難而上。
地震監(jiān)測是地震預報的基礎。對國內在一線搞預報的同志來說,最苦惱的問題是:因為儀器和環(huán)境的原因,用于支撐預報的監(jiān)測資料現(xiàn)在沒有過去可靠了。隨著經濟社會的發(fā)展,對觀測環(huán)境的破壞日益增多,“十五”換代的數字儀器映震性、穩(wěn)定性又比模擬儀器差了很多,原來清晰可見的一些地震前兆現(xiàn)在摸不著規(guī)律了。如云南地形變觀測,曾經較好預報過多次6 級以上地震,觀測儀器數字化改造后,每年能用的資料比以前少了很多,以前是6級地震大部分不會漏,現(xiàn)在是不知道會不會有6 級地震。針對這樣的情況,加強攻關解決儀器問題、加強執(zhí)法減少和避開環(huán)境破壞、合理規(guī)劃布設臺網,這都是我們現(xiàn)在人力可為的,我們要盡力而為。
雖然,我們現(xiàn)在還不能判定1年、1 個月或哪一天會發(fā)生地震,但當我們看到某些現(xiàn)象的時候,應用已經積累的經驗對某些區(qū)域的地震活動水平做一些相對客觀的估計,是可以做到的。比如云南地震部門在看到東部地震危險性增加后,提出東部強震的活動趨勢,為此云南省政府每年拿出5 個億對危險區(qū)的房屋進行抗震建設。農居抗震設防取得的顯著效果,相信大家從2014年魯甸6.5 級地震和盈江6.1 級地震的死亡人數(前者617 人死亡,后者零死亡)就能清楚看到。認識到什么程度,說什么程度的話;有什么能力,發(fā)揮什么能力,可能會讓在夾縫中生存的地震部門得到更多的理解和認可。
既然,人類要預測地震還要經歷漫長的過程,那么在探索預報的基礎上,學習國外的先進經驗和做法,加強對建筑物抗震和地震預警系統(tǒng)的研究與投入,在防御上多下工夫,這是我們能做的,也是可以直接見效和受益的。比如,2012年中國鐵路總公司和中國地震局共同推進高速鐵路地震安全戰(zhàn)略合作以來,已攻克多項關鍵技術,準備進行試驗驗證。這對提升高鐵應對地震災害能力具有非常重要的意義。而對于輸油氣管線、核電站等重大工程,地震預警同樣可以幫助提早采取應對措施避免次生災害。
雖然,地震研究是一項科技型、公益性事業(yè),但防震減災卻是一項龐大的社會系統(tǒng)工程。它不僅依靠地震預測預報,更依靠全社會防震減災綜合能力的提升。如果說實施建筑物抗震是硬實力的提高,那么宣傳普及地震知識、提高社會公眾防震減災意識和素質,則可以說是防震減災軟實力的提高,這是我們可以做的。
固然,地震部門服務社會經濟發(fā)展的方式還有很多,比如減隔震技術、材料的推廣應用,水庫誘發(fā)地震、火山地震的監(jiān)測與研究,地震保險試點及制度設計,推進城市地震安全等等,但是地震預測預報始終是地震研究的根本,增強地震預報探索的生命力、提高預報對防震減災的貢獻率,是我們不能也不應忘記的,必須常抓不懈。只有尚未認識的事物,沒有不可認識的事物,這是馬克思說的。堅定信心、振奮精神,理清思路、多措并舉,恐怕是目前我們最需要做的事情。
[1]陳一文.地震預報40年:從“精準到分鐘”到“不能預測”[J].文史參考,2010(10).
[2]吳中海,趙根模.地震預報現(xiàn)狀及相關問題綜述[J].地質通報,2013,32(10):1493-1512.
[3]吳榮輝,盧振恒,陳建民.國際地震科學研究進展[M].北京:海洋出版社,2001.
[4]地震預報研究水平、預報方法及展望綜述[J].北京工業(yè)大學學報,2001,27(2):251-254.
[5]美國:地震預報絕不可能 日本:震前十幾秒可預警[N].廣州日報.20130424
[6]張國民.我國的地震預報研究亟待加強[J].中國科技論壇,1998,3:31-33.
[7]王均軍.地震前兆的統(tǒng)計檢驗[DB/OL].http://www.doc88.com/p-6844395128375.html
[8]張國民,陳章立.我國地震前兆和預報的探索[J].中國地震,1987,3(增刊):1-11.
[9]鄭春平,鹿偉.中國地震局長:日本絕無可能提前10秒預測地震[EB/OL].20110313,中國新聞網.
[10]國家防震減災規(guī)劃(2006-2020年).