新時(shí)期地震預(yù)報(bào)面臨的問(wèn)題探索

谷素榮

摘 要：本文從地球的"暫不可入性"，大震的"非頻發(fā)性"，地震物理過(guò)程的復(fù)雜性以及和天氣預(yù)報(bào)相比較來(lái)闡述地震預(yù)報(bào)的難度，并在一定程度上預(yù)測(cè)了地震預(yù)報(bào)的前景。

關(guān)鍵詞：地震預(yù)報(bào)；非頻發(fā)性；觀測(cè)站；觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)

地震災(zāi)害主要是地球內(nèi)能釋放所引起的，是一種不可避免的自然災(zāi)害。在眾多自然災(zāi)害中，地震災(zāi)害具有發(fā)生時(shí)間短，破壞力強(qiáng)，預(yù)報(bào)困難，次生災(zāi)害嚴(yán)重等特點(diǎn)。我國(guó)地處環(huán)太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶之間，是一個(gè)多地震的國(guó)家，地震災(zāi)害對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展造成巨大影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1949～2005年，中國(guó)地震災(zāi)害造成27.8萬(wàn)人死亡，民房毀壞約1100萬(wàn)間，直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)420億元。我國(guó)地震死亡人數(shù)約占全球地震死亡人數(shù)的一半，是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。2008年5月12日，汶川8.0級(jí)地震造成了巨大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，2010年4月14日，青海省玉樹(shù)藏族自治州玉樹(shù)縣的7.1級(jí)地震使得社會(huì)公眾對(duì)地震這一嚴(yán)重的自然災(zāi)害給予了空前的關(guān)注，也對(duì)地震預(yù)報(bào)提出了更高的要求。

一、地震預(yù)報(bào)的現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)多年來(lái)的探索，越來(lái)越多的專(zhuān)家、公眾和決策人認(rèn)識(shí)與了解到地震預(yù)測(cè)遠(yuǎn)比原先知道的困難，“發(fā)現(xiàn)”了原先沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的地震現(xiàn)象的復(fù)雜性。與其他自然現(xiàn)象相比，地震預(yù)測(cè)的確有它獨(dú)特的困難，這就是大地震復(fù)發(fā)時(shí)間的長(zhǎng)期性、地震物理過(guò)程本身的復(fù)雜性和地球內(nèi)部的“不可入性”，雖然人類(lèi)已經(jīng)登上月球、探測(cè)火星等遙遠(yuǎn)星系，但對(duì)地下幾十、幾百公里深處的地震的孕育、發(fā)展、發(fā)生規(guī)律仍然還不清楚，這使得地震預(yù)測(cè)、尤其是短臨預(yù)測(cè)成為當(dāng)代自然科學(xué)的一個(gè)世界性難題，地震預(yù)測(cè)難題的解決需要幾代人堅(jiān)持不懈的努力。到20世紀(jì)90年代初，在我國(guó)大陸已經(jīng)建立了包括地震學(xué)、地磁、地電、重力、地殼形變、應(yīng)力應(yīng)變、地下流體、地?zé)岷碗姶泡椛涞染糯髮W(xué)科的地震檢測(cè)臺(tái)網(wǎng)；其中包括近400個(gè)測(cè)震臺(tái)站，20個(gè)區(qū)域遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)和1700多項(xiàng)地震前兆觀測(cè)項(xiàng)目，并取得了遼寧海城、云南盂連、新疆伽師和1999年11月29遼寧岫巖等中強(qiáng)以上地震成功預(yù)報(bào)的經(jīng)驗(yàn)。

二、地球內(nèi)部的“暫不可入性”

地球內(nèi)部的“不可入性”是古代希臘人的一種說(shuō)法。筆者鑒于對(duì)相關(guān)資料的研究以及對(duì)人類(lèi)科技發(fā)展的信心，提出了地球內(nèi)部的“暫不可入性”，即人類(lèi)總有一天能做到在高溫高壓狀態(tài)的地球內(nèi)部設(shè)置臺(tái)站、安裝觀測(cè)儀器對(duì)震源直接進(jìn)行觀測(cè)。

地震是地球表層的震動(dòng)，所以要是人類(lèi)可以觀測(cè)到地表以下地球板塊的動(dòng)態(tài)，獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)，就可以對(duì)做出相應(yīng)的臨震預(yù)報(bào)。2009年8月，中國(guó)大陸科學(xué)鉆探探井地球物理長(zhǎng)期觀測(cè)站在江蘇省東海縣開(kāi)始建立。這是我國(guó)第一個(gè)無(wú)地面干擾的深井地震地球物理長(zhǎng)期觀測(cè)站，深度可達(dá)5158米。屆時(shí)，觀測(cè)站將發(fā)揮地下“顯微鏡”的功能，發(fā)回極具深度的地球之音，從而為地震預(yù)報(bào)提供精密的第一手?jǐn)?shù)據(jù)。

據(jù)介紹，在5158米主孔內(nèi)設(shè)置儀器，進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)，可直接監(jiān)視超高壓變質(zhì)帶現(xiàn)代巖石圈地殼運(yùn)動(dòng)和內(nèi)部物理場(chǎng)變化狀況，研究其動(dòng)力學(xué)規(guī)律，為研究大陸內(nèi)陸板塊造山帶運(yùn)動(dòng)、板內(nèi)地震活動(dòng)以及地球物理場(chǎng)的長(zhǎng)期變化，為我國(guó)資源開(kāi)發(fā)、環(huán)境變化、地震地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防以及研究大陸內(nèi)部巖石圈構(gòu)造、地震發(fā)生機(jī)制等提供科學(xué)依據(jù)。但是據(jù)中國(guó)地震局的相關(guān)人員介紹，要想得到相對(duì)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)地震，儀器應(yīng)該放置于地下約19公里的位置，然而到目前為止，人類(lèi)所能探測(cè)的地下最大深度剛到12262米，這對(duì)地震預(yù)報(bào)的實(shí)際要求還是不夠的，現(xiàn)階段進(jìn)行臨震預(yù)報(bào)在這方面還有一定難度。

三、大震的“非頻發(fā)性”

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每年約發(fā)生500萬(wàn)次地震，也就是說(shuō)，每天要發(fā)生上萬(wàn)次地震。其中99%以上的地震，人是感覺(jué)不到的，震級(jí)在3級(jí)以下；有近1萬(wàn)次人能感覺(jué)到，震級(jí)在4級(jí)左右；有一百次左右造成災(zāi)害，震級(jí)在6級(jí)左右；7級(jí)以上的地震，大約一年發(fā)生18次左右，這些地震會(huì)造成嚴(yán)重災(zāi)害；震級(jí)在8級(jí)左右的地震，一年發(fā)生1～2次，這些地震會(huì)造成巨大災(zāi)害。

由此可見(jiàn)大地震是一種稀少的“非頻發(fā)”事件，大地震的復(fù)發(fā)時(shí)間具有很大的隨機(jī)性，有的比人的壽命或是觀測(cè)儀器的觀測(cè)周期還長(zhǎng)，有的間隔幾年的時(shí)間，進(jìn)而限制了地震學(xué)在對(duì)現(xiàn)象的觀測(cè)和對(duì)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)知上的進(jìn)展。到目前為止，人們?nèi)栽趯?duì)大地震前的前兆現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)研究，仍就很難建立起切實(shí)可靠的發(fā)生地震的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，所有的這些都因?yàn)榇蟮卣鹗且环N稀少的“非頻發(fā)”事件而受到限制。作為一種自然災(zāi)害，人們痛感震災(zāi)頻頻，但是我們?nèi)パ芯克囊?guī)律性的時(shí)候，又會(huì)感覺(jué)“樣本”匱乏。

四、地震物理過(guò)程的復(fù)雜性

地震物理過(guò)程的復(fù)雜性是指地震物理過(guò)程在從宏觀至微觀的所有層次上都是很復(fù)雜的，體現(xiàn)在物理過(guò)程的高度非線性、地震前兆出現(xiàn)的復(fù)雜性和多變性以及地震震源區(qū)地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性。宏觀上來(lái)說(shuō)，地震的發(fā)生是非周期的，這體現(xiàn)在同一斷層上兩次地震破裂之間的時(shí)間間隔長(zhǎng)短不同；從地震斷面滑動(dòng)量的分布圖像可知，同一斷層上不同時(shí)間發(fā)生的地震斷面滑動(dòng)量不同；統(tǒng)計(jì)表明，大地震之后跟著大量的余震，某些余震往往還有自己的余震；同一地震，發(fā)生地震破裂的破裂面前沿具有不規(guī)則性；地震發(fā)生后斷層面上的震后應(yīng)力分布的不均勻性等。微觀上來(lái)說(shuō)，地震的起始先是在“成核區(qū)”內(nèi)緩慢地演化，然后突然快速的動(dòng)態(tài)破裂、“級(jí)聯(lián)”式地驟然演變成一個(gè)大地震。

五、地震預(yù)報(bào)和天氣預(yù)報(bào)的對(duì)比

天氣預(yù)測(cè)過(guò)程是這樣的：從各處的氣象站、觀測(cè)點(diǎn)得到相關(guān)的各種數(shù)據(jù)，然后把這些參數(shù)放入氣象學(xué)家設(shè)計(jì)好的數(shù)學(xué)模型中，通過(guò)計(jì)算機(jī)計(jì)算出預(yù)測(cè)結(jié)果。通過(guò)衛(wèi)星云圖預(yù)測(cè)某一地區(qū)近期的天氣狀況還是準(zhǔn)確的，只是當(dāng)預(yù)測(cè)到某個(gè)地方某個(gè)時(shí)刻的具體天氣或者溫度則有出入。即便如此，人們還是可以通過(guò)觀測(cè)天空的跡象，來(lái)判斷天氣降雨的情況，到達(dá)未雨綢繆。

相比而言，地震預(yù)報(bào)是指用科學(xué)的思路和方法，對(duì)未來(lái)地震的發(fā)震時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度做出預(yù)報(bào)，我國(guó)通過(guò)對(duì)孕震過(guò)程和地震前兆的深入研究，形成了“長(zhǎng)、中、短、臨”的階段性漸進(jìn)式地震預(yù)報(bào)的科學(xué)思路和工作程序。首先，當(dāng)前的地震預(yù)報(bào)是綜合預(yù)報(bào)，是在綜合分析研究地震活動(dòng)、電磁、重力、地殼形變、地下水動(dòng)態(tài)等方面異常后作出的科學(xué)預(yù)報(bào)。目前我國(guó)還沒(méi)有發(fā)射地震衛(wèi)星，進(jìn)而對(duì)地表的地殼變形、電磁等的觀測(cè)還不夠精準(zhǔn)。據(jù)我國(guó)地震局相關(guān)消息稱(chēng)，地震觀測(cè)衛(wèi)星將于明年發(fā)射。再者，如上文所言，人類(lèi)目前還不能觀測(cè)到地表19公里以下的狀態(tài)，何況地球表面的70%為海洋所覆蓋，地震學(xué)家只能在地球表面和距離地球表面很淺的地球內(nèi)部，用相當(dāng)稀疏、很不均勻的觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，利用由此獲取的、很不完整、很不充足、有時(shí)甚至還是很不精確的資料來(lái)反推地球內(nèi)部的情況。凡此種種都極大地限制了人類(lèi)對(duì)震源所在環(huán)境及對(duì)震源本身的了解。

解決地震預(yù)報(bào)困難的出路既不能單純靠經(jīng)驗(yàn)性方法，也不能置迫切的社會(huì)需求于不顧。首先，地震預(yù)測(cè)、特別是短期預(yù)測(cè)和純基礎(chǔ)研究不完全一樣，是要求必須在第一時(shí)間回答的問(wèn)題，不容猶豫，這就是時(shí)間上的“緊迫性”；其次是目前還不能在具體的位置預(yù)測(cè)地震，只能對(duì)一片大區(qū)域進(jìn)行預(yù)報(bào)，這就是對(duì)“震情”所掌握的信息的“不完全性”；最后是一個(gè)決策動(dòng)輒涉及成千上萬(wàn)人的勞力甚至生命，幾十億、上百億元的經(jīng)濟(jì)損失以及難于用金錢(qián)計(jì)算的社會(huì)安定和諧問(wèn)題，這就是決策的“高風(fēng)險(xiǎn)性”。

六、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，世界范圍內(nèi)發(fā)生的一系列大地震都沒(méi)有得到有效預(yù)報(bào)，使得人們對(duì)地震預(yù)報(bào)的前景產(chǎn)生懷疑。但地震是不是永遠(yuǎn)不能預(yù)報(bào)，在科學(xué)上是一個(gè)沒(méi)有定論的問(wèn)題。國(guó)際上對(duì)于地震預(yù)報(bào)盡管存在不同看法，但普遍承認(rèn)地震長(zhǎng)期預(yù)報(bào)還是有可行的辦法的，中期預(yù)報(bào)也有成功的例子，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是短（期）臨（震）預(yù)報(bào)。但我們不能因?yàn)榈卣痤A(yù)報(bào)難度很大，就放棄這方面的努力。如果我們不做地震預(yù)報(bào)研究，也就無(wú)法真正地認(rèn)識(shí)地震，也就永遠(yuǎn)預(yù)報(bào)不了地震。