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从地球物理仪器看地震预报的极端困难性 精选

已有 5248 次阅读 2011-3-12 23:50 |个人分类:地球物理及仪器|系统分类:科研笔记| 地震预测, 地震前兆, 地球物理仪器

    日本最近(2011年3月11日)发生了8.9级特大地震,尽管地震在海底发生,但地震产生的强大海啸和地震波还是造成了惨重人员伤亡。每当大地震发生后,地震能否预报的问题又被大家争论不休。在这里我从地球物理仪器角度分析地震预测的极端困难性。即使我们假设地震是能够预测的,但在目前的技术条件下,地震预测还是一个梦想。 请看我从地球物理仪器角度的分析。
    为了预测地震,我们需要对地震发生前可能产生的物理因素变化进行观测。从专业术语上讲叫地震前兆观测。所谓地震前兆,主要指地震发生前产生的各种物理变化的总和。 当前的地震前兆观测参数包括自然电位、地磁场、大地电阻率、地应力、地震波等等。 在这里我们假设通过观测这些参数能够预报地震,仅仅从地球物理仪器观测角度,看看准确观测这些参数的极端困难性。
    由于地震发生在地下数公里至地下数十公里的地方,我们在地球表面观测的地震前兆信号就非常微弱,其难度相当于用望远镜观测银河系内其它恒星的行星。 这就需要非常精密的地球物理仪器,能够对微弱前兆信号进行可靠观测。但仅仅温度变化一度对仪器观测结果的影响,就足以比地震前兆信号大数十倍。 如果我们要克服温度变化的影响,就需要将观测仪器布置在温度变化很小的大山内部或地下深部,再加上恒温装置。这就要非常巨大的成本,如果我们在全球以10Km X 10Km布置地震前兆监测网络,把观测仪器全部布置在地下150米或海底,对全部仪器进行不间断供电及全部联网。光是施工费用就将超过100万亿美元! 这在目前根本做不到!
    更可怕的还是人类活动对仪器观测结果的影响。人类用电和汽车活动会影响自然电位、地磁场和大地电阻率观测,这些因素可能比地震前兆信号大数万倍至数亿倍。我们知道光污染导致天文望远镜只能布置在山区或太空。对于地震前兆观测来说,必须布置完善的测网才有效果。但人类活动让全球的很大一部分陆地基本不具备观测的可行性。由于干扰的存在,国内布置的地震前兆观测仪器实际上测量不到地震前兆信号,全部成了摆设。 如果想要让现有的前兆观测仪器有可能观测到有效信号,必须要将仪器搬到偏远山区,但供电、组网、施工和管理都是大问题。
    海底前兆观测目前也不可行。目前的做法是将仪器沉到海底观测半年左右再收回。这类仪器研究地震机理还行,但无法进行地震预报。因为地震预报需要仪器长年不间断观测,同时将测量数据实时返回。这就需要解决海底供电和海底数据传输网络问题,施工成本也相当惊人。
    由此可以看出,现有的地震前兆仪器由于人文干扰大、温度变化影响、测网空白区多、海底无法实时观测等因素,实际上根本不具备地震前兆监测能力。没有可靠的观测数据,任何地震预测都不可能。
    如果我们想要在全球布置可靠地震前兆监测网络,大致需要200万亿美元投入,这在目前根本不可能做到! 可能要等待数百年后,人类才有可能开展这方面尝试。
 
   


解析日本大地震
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