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“地震能否被预测”是科学命题吗? 精选

已有 14362 次阅读 2018-9-11 10:42 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦| 地震预测, 科学命题

 

    每当地球上发生一次严重破坏性地震,“地震能否被预测”总是一个有争议的热点话题。悲观派认为“因为地球不可入等原因,地震不能被预测”;而乐观派则认为“随着科学和技术的发展,地震是可以被预测滴”。亲们与吃瓜群众,应如何从科学角度看待这个问题?应如何正确理解地震的可预测性问题?本文依据咱目前对地震产生过程的理解,给出解答,并期望起到抛砖引玉的作用。

    若某个命题是科学滴,除其本身须有具体明确的涵义外,还得满足逻辑自洽性与可证实性(或可证伪性)。例如,以前认为:原子是不能被进一步分割的最小粒子。如果能找到一个原子能够被分割,那么这个结论就是伪命题,在没能找到之前,这个结论可以暂时作为真命题。后来人们发现原子是由电子,中子等构成的,证明了以前的结论是错误的。

    回到本文所说的事儿,“地震能否被预测”是科学还是非(伪)科学命题呢?咱根据上述说法先做个基本判断。

    如果说“地震能被预测”,那么意味着不管大大小小的地震都能被预测,所谓能预测,隐含着两个必不可少的条件:一是得有靠谱的理论方法;二是预测的时空强三要素与实际相差不大。嗯,如果没有前者,那就是蒙和猜了,不足为道。关心地震的人们知道,地球每天发生的地震多如牛毛,没有人能预测所有这些地震。又有人说了,按照我国圈内不成文的规定,地震一般指不小于MS6.5破坏性地震,这些地震能预测就行。如此,咱接着做个简单推理,每个地震区内的岩性、构造不同,积累能量载体(锁固段)的强度与尺度不同,那么可预测的最小地震震级也会不同,用MS6.5这个“门槛”一统江湖显然并不合理。

如果说“地震不能被预测”,也太武断了,在某种程度上可以说是对人类智慧的蔑视,也是“世界不可知论”的具体体现。嗯,随着科学与技术的发展,过去认为某些不可能的事儿,不是现在已变成现实了嘛。近些年,我们的研究表明,特定地震区的某些标志性地震与标志性预震(利用地震区“时间域”或地震区内研究区的“空间域”模式),遵循着确定性规律,具有可预测性。这说明这些标志性事件有规律可循,是可预测的,至于三要素预测精度,是可以通过实战逐步提高滴,不是不能解决的问题。

综上,可认为“地震能否被预测”不是科学命题,而什么类型的地震能被预测,才是科学命题。这里得强调下,该命题的内涵有两点:其一是可预测的地震类型得有明确的物理意义,其二是能用科学理论对其进行预测。下面,本文将举例说明哪些地震是标志性地震或标志性预震。

1 标志性地震

在孕震断层多锁固段理论框架下,标志性地震定义为某特定地震区锁固段发生在体积膨胀点与峰值强度点处的地震,因需要前两个标志性地震对应的CBS值,确定第一个可判识的标志性地震发生前CBS监测误差值D,可认为除前两个标志性地震外的后续标志性地震,为可预测地震。

如唐山地震区(图1),曾发生了如下标志性地震:1597106日渤海MS7.5地震、 1668725日郯城MS8.0地震、167992日三河-平谷MS7.8地震1888613渤海湾MS7.8地震与1976727日唐山MS7.8地震。从图2看出,这些标志性地震遵循着孕震断层多锁固段脆性破裂理论,后三次标志性地震为可预测地震。

                                               

1 唐山和运城地震区地震构造图(3.6版)


2 唐山地震区公元前1767-2015.11.21之间CBS值与时间(t)关系

(数据分析时选取MS≥5.0Mv=MS5.0)地震;误差修正已被考虑)

再如汶川地震区(图3),有史以来,该区共发生三次标志性地震(图4),即13279月四川天全MS7.75地震193717青海玛多MS7.8地震2008512汶川MS8.1地震。显然,汶川地震能被我们的理论所预测。


3 汶川地震区地震构造图(3.6版)

 


汶川地震区638.02.14-2017.08.21之间CBS值与时间关系

(数据分析时选取MS≥5.5地震,即Mv=MS5.5;误差修正已被考虑)

2 标志性预震

多锁固段破裂时,在相邻标志性地震之间会发生诸多预震。由于通常认为预震为随机事件,其无法被预测。然而,近期我们的研究表明(杨百存等,2017ab),对存在次级锁固段的地震区或研究区,锁固段和次级锁固段的破裂特征行为具有自相似性,次级锁固段破裂发生的标志性预震在“时间域”或“空间域”的演化规律,仍遵循我们理论中涉及的CBS预测模型,但震级约束关系满足另外特定的条件。

标志性预震定义为某特定地震区或研究区次级锁固段发生在体积膨胀点与峰值强度点处的地震。

2.1 “空间域”(在地震区内合理划分的研究区)模式

李培(2016)和杨百存等(2017 )的研究表明,对特定地震区某一地震周期,在空间域上局部与整体地震序列遵循相同的演化规律,我们称之为“空间域”模式。具体做法是,在特定地震区内以断层为约束条件划分小区作为研究区,利用CBS预测模型,可对某些标志性预震进行预测。

以图1中划分的邢台研究区为例,该区曾发生3次标志性预震(图5),分别为777年河北宁晋东北MS6.0196638日隆尧东MS6.8 1966322日宁晋东南MS7.2地震。同理,可认为宁晋东南MS7.2地震能被预测。需指出的是,1882122日深县MS6.0地震是1966MS6.8地震前的1次显著子预震,1966322日宁晋东南MS6.7地震是1966MS7.2地震前的1次显著子前震。


5 邢台研究区377-2015.11.21之间CBS值与时间关系

(数据分析时选取MS≥5.0地震;误差修正已被考虑)

2.2 “时间域”模式

秦四清等(2016)和杨百存等(2017)的研究表明,对特定地震区某一地震周期,在时间域上局部与整体地震序列遵循相同的演化规律,我们称之为“时间域”模式。具体做法是,截取某标志性地震发生后至预期未来标志性地震前某一时间段的地震序列,利用CBS预测模型,可对某些标志性预震进行预测。

仍以汶川地震区(图3)为例,该区自2008512日后发生了3次标志性预震(图6),分别为2008525日广元MS6.4地震2013420日芦山MS7.0地震201788日九寨沟MS7.0地震类似地,至少2017年九寨沟MS7.0地震能被预测。若该区存在第3次级锁固段,则下一次标志性预震也能被预测。

上述分析说明,2013年芦山地震和2017年九寨沟地震,均为汶川地震区下一次标志性地震(MS8.0-8.3)前的显著预震,这两次地震直接相关且与汶川大地震有着密切联系。


6 汶川地震区2008.5.12UTC 6:54-2017.8.21之间CBS值与时间关系

(数据分析时选取MS≥5.4地震)

由于次级锁固段的存在,使得某些标志性预震能被预测,我们之前对某些地震区(中国及其周边地震区划分图3.5版)标志性预震的前瞻性预测,为此提供了可信证据。然而,预测下一次标志性预震时,需知道其对应的次级锁固段是否存在,若不存在则会得出错误结果。对此,目前尚无可靠方法,需开展进一步研究。

综上所述,特定地震区内某些标志性地震与标志性预震,因其发生的物理机制明确且有规律可循,故能被预测,为可预测地震类型。在目前认知水平下,除这些地震外的其他地震,为不可预测地震。这些可预测地震仅与锁固段或次级锁固段破裂对应的地震事件类型有关,而与其震级无关。换句话说,每个区的情况不同,如有些区我们能预测6.8级的标志性地震,而有些区我们只能能预测8.1级的标志性地震由此可见,地震能否被预测之争,本质上是对地震孕育机制与规律认识不清所致。

尽管可预测的地震仅占地震们的很小一部分,但其都是每个地震区演化过程中震级较大且危害较大的事件。自建国以来,我国已发生了多次破坏性地震,但其中造成惨重损失且令人记忆犹新的为唐山和汶川地震,如果当时有人能用科学理论作出前瞻性的确定性预测,则功莫大焉,此乃后话。不过,科学总是向前发展滴,随着咱对地震产生过程的深入理解,已有了预测标志性事件的系统的理论方法,历史已翻开了新的一页。咱也期待着,未来能有更好的地震预测科学理论方法面世,能预测更多的严重破坏性地震,以最大程度地防灾减灾。

慎言不可能,

昨日之梦想,

今日有希望,

明日变现实。

——液态燃料火箭发明科学家Goddard R.H.18821945

参考(略)

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IP: 111.193.186.*   回复 | 赞 +1 [12]杨新铁   2022-9-9 22:45
标准变一下,原来不可预测的地震就可以在某种时间精度和位置准确度上被认为是在新的标准下某种程度上,某种概率上可预测,这样能够加快地震科学发展,防止地震研究变成了建筑的土木加固研究和震后的震中位置和震级测量准确性研究,其实自动记录和网络互连,无人管理模式下,这些内容没有必要撒这么多钱,配这么多人“研究”
IP: 111.193.186.*   回复 | 赞 +1 [11]杨新铁   2022-9-9 22:40
同意作者说的:“如果说“地震不能被预测”,也太武断了,在某种程度上可以说是对人类智慧的蔑视,也是“世界不可知论”的具体体现。嗯,随着科学与技术的发展,过去认为某些不可能的事儿,不是现在已变成现实了嘛。近些年,我们的研究表明,特定地震区的某些标志性地震与标志性预震(利用地震区“时间域”或地震区内研究区的“空间域”模式),遵循着确定性规律,具有可预测性。这说明这些标志性事件有规律可循,是可预测的,至于三要素预测精度,是可以通过实战逐步提高滴,不是不能解决的问题。综上,可认为“地震能否被预测”不是科学命题,而什么类型的地震能被预测,才是科学命题。这里得强调下,该命题的内涵有两点:其一是可预测的地震类型得有明确的物理意义,其二是能用科学理论对其进行预测。下面,本文将举例说明哪些地震是标志性地震或标志性预震。”
现在给出的地震预报评级卡本身不科学,半个世纪了,如何测评预报,应当把老办法改进一下,容纳范围比较大,误差量级也大一些的各种不同精度和准确度的“预报”。预报标准问题是个关键问题,为了地震科学发展,预报标准应当和半世纪前的标准不断有所改进
IP: 124.166.232.*   回复 | 赞 +1 [10]秦四清   2018-9-14 17:15
2018-09-12陕西汉中市宁强县5.3级地震,发生在汶川地震区,属于未来标志性地震发生前的一次preshock事件,由于其震级低于最小有效性震级,对 CBS监测值无影响。
回复  鉴定完毕!
2018-9-14 17:151 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 99.199.0.*   回复 | 赞 +1 [9]姬再良   2018-9-13 22:07
人人皆知,人类能否预报地震至关重要!在尚未能做到预报之前,地震带城乡百姓急需知晓当地史前地震记录 & 大震周期,时刻居安思危 & 防患于未然,从而做到真正的 “抗震达标”。
回复  我们的研究表明,每个地震区的地震周期一般会持续数千年乃至上万年,当前各地震区的地震周期主震尚未发生,故未来很长一段时间,全球地震会越来越多,震级会越来越大,防震减灾工作任重而道远。
幸运的是,我们已掌握了标志性事件的孕育规律和预测其三要素的方法,也已有了判断preshock事件震级上限的方法,这对指导防震减灾工作大有裨益。
参见:
如何提升我国应对自然灾害的减灾能力?
http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1130511.html
地球何时进入了地震活跃期?
http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1071193.html
2018-9-14 08:231 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 202.113.11.*   回复 | 赞 +1 [8]杨正瓴   2018-9-12 21:27
85  登高望远  秦四清   3874488
回复  后有追兵,前有堵截,两头“’受气”,徒唤奈何?
2018-9-14 08:221 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 101.64.179.*   回复 | 赞 +1 [7]秦四清   2018-9-12 11:19
知识分子嘛,起码得具备一定的阅读理解能力和科学素养。
回复  再补充说明两句:
“不能预测”,是指未掌握地震机制和规律,没有预测大地震的科学理论方法。
“难以预测”,是指找到这样的理论方法很困难。
“难以准确预测”,是指掌握了地震机制和规律,相应地也有了科学的理论方法,可预测某些大事件,但三要素预测精度尚待提高。
所谓科学的理论方法,是指对某些类型的可预测地震,能重复验证。
好多亲们与吃瓜群众,玩化学、生物学等,知道什么是科学,但一涉及到地震,立马晕菜了。其实都一样啊。无论干什么,知识分子的科学素养和科学精神,千万不能丢。
2018-9-12 13:091 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 218.2.100.*   回复 | 赞 +1 [6]李科   2018-9-12 08:56
多因素,且主因不定、易变,不是不能,是难以预测和难以准确预测...
回复  虽然这不等于不能,但约等于不能。(所以争议难免)
2018-9-12 08:581 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
回复  您得搞明白“难以预测和难以准确预测”是两个不同的概念。难以准确预测,是指能预测,即解决了预测的科学方法问题,只是三要素预测精度差罢了,但过去并没有解决方法问题啊。老外认为地震不能被预测,实则是指未掌握地震机制和规律,也就是说没有科学的方法可以预测。
这篇博文已经说明白了,预测隐含的条件是什么以及哪些地震为可预测类型的问题。是不是咱没写明白,没让您看懂啊。
任何自然现象都是复杂的,但复杂并不代表不存在简单的规律啊。
参见:
科学发现之旅:常数“1.48”的由来
http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1125441.html
2018-9-12 11:172 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 60.30.243.*   回复 | 赞 +1 [5]郭景涛   2018-9-12 08:51
也许说“X方法能预测Y型地震”更科学。
回复  能预测某些大地震(其所属地震类型得有明确物理意义)的科学方法,应该只有一种,是排他性的。
2018-9-12 11:061 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 1.195.108.*   回复 | 赞 +1 [4]付启超   2018-9-12 08:34
问一个小白问题,地震的传播速度在各个方向是一致的吗
回复  地震波传播的介质-岩石,具有非均匀性和各向异性,因此在不同方向上的波速不会相同。
2018-9-12 11:031 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 117.136.38.*   回复 | 赞 +1 [3]张国宏   2018-9-11 22:46
地震能否被预测之争,本质上是对地震孕育机制与规律认识不清所致。
回复  同意
2018-9-11 22:471 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
回复  同意!
2018-9-11 22:482 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
回复  能快速抓住核心,厉害。
2018-9-12 11:013 楼(回复 2 楼) 赞 +1 | 回复
IP: 202.113.11.*   回复 | 赞 +1 [2]杨正瓴   2018-9-11 21:57
慎言不可能,
昨日之梦想,
今日有希望,
明日变现实。

——液态燃料火箭发明科学家Goddard R.H.(1882~1945)
回复  咱替Goddard谢谢您。
2018-9-12 10:591 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
IP: 117.28.251.*   回复 | 赞 +1 [1]黄荣彬   2018-9-11 16:37
“地震能否被预测”是科学问题吗?
回复  “地震能否被预测?”是科学问题,但表述不严谨。严谨的表述是:什么类型的地震能被预测?或什么类型的地震不能被预测?
2018-9-12 10:591 楼(回复楼主) 赞 +1 | 回复
回复  只是强调一下区分语词“命题”和“问题”。
2018-9-12 14:242 楼(回复 1 楼) 赞 +1 | 回复

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