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预报之谜:下一次我们躲得开吗?

已有 2174 次阅读 2008-12-10 19:59 |个人分类:汶川地震科学反思|系统分类:观点评述

5月12日汶川8.0级大地震发生后,一种地震不能预报的悲观情绪再次从学术界向公众蔓延。
 
难道地震是人类生存在地球上必然付出的代价?人类100多年来的地震预报实践注定都是徒劳?地震预报的科学研究究竟碰到了什么难题?
 
追踪余震
 
汶川大地震没有作出预报已经成为事实,主震之后能否捕捉到余震发生的信息,进而作出较准确的预报成为一切工作的首要之举。
 
前线是分秒流失的生命,一脚刚刚踏出地狱之门的幸存者,还有奋战在废墟之上的10万救援大军,不断发生的余震正危及震区中的每一个生命。但残酷的是,即使根据已经发生的主震的有关观测数据,对于余震的预测也似乎是可望而不可及的。
 
汶川地震后,官方发布的唯一一次余震预报出现在5月19日。四川省地震局发布的预报通告称,5月19日至20日汶川地震余震区发生6~7级余震的可能性较大。这一消息一度让成都市民人心惶惶。5月19日夜,记者曾在成都市区看到,街道上挤满了惶恐不安的人们,但凡头顶上有片瓦块砖均唯恐躲之不及,汽车拥塞街道,许多市民拿着卧具帐篷外出寻找可以过夜的空地。
 
余震没有如期到来。幽默的四川人不忘调侃:比地震更可怕的是余震,比余震更可怕的是预报余震,比预报余震更可怕的是预报了余震却一直不震……
 
但是不期然间,5月25日青川爆发6.4级强余震。中国地震台网中心地震预报部副主任蒋海昆研究员谈及此次余震时说:“没有办法直接证明青川6.4级地震就是或者就不是前几天专家预测的6~7级余震。”
 
余震预报之难从这样充满矛盾的话语中可以略知一二。地震预报部门此时更为妥当的做法就是公布余震的统计数据,每天动态更新。诸如:截至6月2日11时,汶川地震余震区共发生余震9888次,其中4级以上余震达192次,5级以上余震达30次,最大震级为6.4级……
 
但这种典型的“马后炮”做法遭致的批评声从未间断。
 
5月27日,相隔不远的青川与宁强连续发生5.4级、5.7级余震,让地震学家“感到困惑”。按照中国地震台网中心首席预报员孙士鋐的说法,“25日之后,按照衰竭规律不应这么短时间临近出现两次5级以上余震。”
 
复杂的地震序列超出了地震学家的意料,余震的不断袭击让地震监测预报研究人员有些措手不及。
 
有关余震的科学讨论正在激烈进行中。中科院院士陈运泰5月20日通过反演得到汶川地震断裂带上两个较大的破裂“亏空”区,即目前基本上没有发生破裂的地方,有可能是发生7级左右大的余震的地方。但他并没有给出明确的最大余震发生的时间。
 
“双震型”是地震专家们谈论的另一个关键词。我国华北和西南的地震,包括1965年东川地震、1966年邢台地震、1976年龙陵—潞西地震、1976年松潘—平武地震都是以这种“双震”的形式出现。“双震型”地震在未来发生的地震震级还可能更大,加强对余震的监测预报变得更为紧迫和重要。
 
地震学者们对此争论不休,有观点认为较大的余震可能沿着龙门山地震带的北东向发展,也有观点认为“龙门山地震带休矣”,地震的能量已经几乎消耗殆尽,对比1976年先后发生的唐山地震和松潘地震,当前或许应当把注意力放在华北地区。
 
或许有人认为这种观点有些“危言耸听”,但有关地震,人们能够说得准的毕竟少之又少。有关震源机制、震源定位虽然已有中国地震局、美国地质调查局等多家解释,但在学术研讨中,仍然众说纷纭、莫衷一是。甚至有关此次汶川地震断层的野外调查,地质学家、地球物理学家和地震学家的观测和认识也不尽相同。
 
有关的学术研讨在继续,但中国工程院院士、地球物理学家赵文津认为,“现在的当务之急是要抓住哪些地震前兆观测的手段是有效的,加强流动监测和追踪观测,捕捉余震发展的方向。测出来不能只当做学术性的东西,应该赶紧提出来向国家建议应对措施。”5月29日,在中国地质科学院地质力学研究所与中国地震局地壳应力研究所联合举办的地应力与地震预报研讨会上,他如是表示。
 
地应力监测闪现亮光
 
在5月29日召开的地应力与地震预报研讨会上,地质力学研究所研究员彭华的报告在现场引起激烈讨论。他展示了设立在甘肃山丹酒泉的地应力监测站所获得的汶川8.0级地震引起的地应力波动过程。
 
自2007年10月,这个地应力监测站一直稳定、持续地向北京终端数据中心自动传输地应力、大气压力、温度、空隙压力等地球物理参数。在5月9日至10日之前,监测站监测到的体应变曲线为正常的固体潮曲线,5月11日,在汶川大地震发生前一天,出现多次异常的应变突跳。
 
5月12日上午6时20分~7时40分,体应变曲线突变异常,13时58分出现临震异常,14时33分又出现强烈的地震应变波动,从165万个应变单位附近的固体潮曲线突然大幅负拉伸至51万个应变单位,瞬间又拉升至近最大正应变约167万个应变单位,曲线图上这一突跳显得截然与剧烈。此后经过四五个小时,曲线才趋于恢复正常。
 
此后,5月12日19时10分发生在汶川县的6.0级余震,5月13日4时8分发生的什邡县的5.7级余震,15时7分发生在汶川县的6.1级余震,5月14日10时54分发生在汶川的5.6级余震等,几乎每一次余震都能够在山丹地应力监测站观测到余震引起的体应变突变现象,而且震前可以观测到负跳和正应变阶。
 
这些观测到的异常究竟算不算地震前兆,在研讨会上彭华未予置评,他表示只是把相关的事实摆出来供大家研讨。
 
据记者了解,彭华提到的甘肃山丹酒泉地应力监测站本来是为监测西气东输管线沿线可能发生的新构造活动和地质灾害而设,但未曾料想这次在距离汶川地震震中844公里的地方获得如此清晰的应变异常曲线。经过检查历史记录,彭华还发现2008年3月21日在新疆于田发生的7.3级地震前亦有相似的应变异常出现。
 
无独有偶,在距离此次震中140公里左右的四川姑咱,一台四分量钻孔应变仪也观测到震前应变异常。这是全国80个台站中距离汶川震中最近的台站。业内人士称,钻孔应变仪监测手段在2003年美国启动的板块边界监测(PBO)计划中受到重视,随后在2004~2007年间,中国数字地震网络工程也着手布设了80套钻孔应变仪,其中体积应变仪、分量应变仪各40套,具有高精度、高稳定性和先进技术指标的特点。酒泉地应力监测站与此类监测手段类似。
 
四川姑咱地震台位于南北地震带上,比美国PBO计划中使用的三分量钻孔应变仪相比多一路应变传感器,可对比四路测量数据是否真实反映地层应变进行自检。2006年11月,仪器安装稳定后开始正常的监测工作。
 
2008年5月17日,中国地震学会地震监测技术专业委员会委员、河南省鹤壁市地震局前局长池顺良在中国地球物理学会地球物理技术委员会学术会议上报告了观测到的应变异常:
 
姑咱台的仪器是2006年10月28日安装的。仪器安装后稳定得较快,数天后就有清晰的固体潮显示,表明仪器传感探头与岩石地层已连成一体,同时表明安装仪器的岩层与深部地层也有良好的连接。记录数据能反映地层的真实应变变化。但从2007年4月中旬后,固体潮记录曲线上开始出现“压性脉冲”和固体潮形态畸变。由于“潮汐畸变”和“压性脉冲”在(1+3)和(2+4)体应变上同步出现,相关系数高达0.996,可以判定是地层真实的应变变化。姑咱台的“潮汐畸变”和“压性脉冲”应变异常从2007年4月中旬后持续不断,仅在10月份短暂消失了几天,一直持续到汶川8级地震发生,异常持续时间长达一年零一个月。
 
在这一年零一个月的时间里,姑咱台的记录经历过一段特殊的时期。2008年2月17日,在姑咱南60公里的海螺沟发生4.0级地震。2月27日,在姑咱台西面20公里发生4.7级地震。离台站这么近的地震是极难遇到的,监测台站的工作人员听到了“极恐怖”的地声,康定县城因地震造成通讯中断和大面积停电,成都、眉山等地均有震感。在随后的3月份,泸定康定也相继发生2~3级地震多次。就在这段时间里,姑咱台的压性脉冲异常特别频繁和越来越大。3月16日,池顺良等驱车赶抵姑咱现场检查仪器后确认仪器工作正常,从资料上看,当时分析应该还有地震,但地震分布较散,当时无法判断活动中心。随后,他立即回成都,与四川省地震局商议尽快安装第二套仪器并选择安装点位。汶川地震发生后,池顺良回过头分析,泸定、姑咱和汶川分布于一条直线上,加上4月5日前后江油密集发生的8次小震,估计这些是汶川地震的前震活动。
 
记者在采访中了解到,彭华的监测台站由于没有计入“体制内”,因此管理灵活,可以自行决定采取每4秒钟取一个样的高采样率,因而能够观测到更精确的异常现象,而目前地震局系统的80台钻孔应变仪的采样率为1分钟一个样。不过据专家评价,彭华所监测到的应变异常是“很可贵的线索”,但由于只是一个台站的观测数据,还需要作进一步的对比和求证。
 
而姑咱台监测到的应变异常也需要进一步开展工作。在2007年7月提交给有关部门的报告中,池顺良建议,为追踪地震的孕育和发展,在已记录到应变异常活动的台站附近,选择合适的点位,尽快安装第二、第三、第四套仪器,形成“网络”或“台阵”,配合各种观测手段逼近合围孕震活动,就有可能追踪并捕捉到“破坏性强地震”这个恶魔。
 
显然,这一类的应变异常在解释此次汶川地震的能力方面依然有所欠缺,但应该看到,正是由于没能及早布局形成监测网阵才留下遗憾。目前,全国仅有的80台钻孔应变仪不足以捕捉此次汶川地震的前兆。实际上,这类前兆监测手段最早是从李四光的应力监测思想中演变而来的,已经开发出来20年,技术十分成熟,而且在国际上占有领先地位。
 
前兆谜局
 
汶川地震发生后,有关地震发生前兆的讨论不绝于耳。
 
地震局官员在接受媒体访谈时曾明确表示,“通过对地震记录的研究表明,汶川地震确实在震前没有异常前兆。”
 
汶川地震发生前,媒体上曾有数万只蟾蜍迁移的报道。记者在都江堰市采访时了解到,当地居民曾在5月12日震前一天夜里发现不少蛇出现在市区马路上,而江油地区4月5日至6日在11个小时里发生8次密集小震。类似的报道还有很多,这些到底算不算“地震前兆”呢?
 
地震专家的回答往往基于这样的逻辑,“它一定是必震的前兆指标吗?”
 
或许没人能给出肯定的回答。但网络上也不断有人追问:这样貌似建立在“理性”基础上的逻辑是否就天然成立呢?事实上,在地震预报会商意见中常见的措词往往是面目模糊的——“有发生几级以上地震的可能,但是也不排除不发生的可能”。
 
类似的追问还包括:即使建立在专家理性基础上给出的结论尚且如此脆弱,那又有什么道理轻易否定这类异常的合理性?
 
有关专家认为,问题的关键在于给出否定意见的同时,对这些异常是否有过严谨的科学研究,以及是否可以结合社会对地震预报的迫切要求,恰当地探索边研究边预报的路子。
 
1975年发生的海城地震是人类唯一一次成功预报的7级以上地震,美国地震学家琼斯认为,海城的预测成功尚不足以成为构建完整预测理论体系的充分依据。《美国地震协会公告》曾评价说,“海城地震的预测,是结合了经验主义分析、直觉判断和好运气,这是预测地震的一次尝试。”
 
这或许是让不少中国学者感到沮丧的评价。池顺良在接受记者采访时也曾表示,中国曾投入了很大的人力,也报了很多前兆,有些前兆是确凿的,如海城地震前辽宁金县的水准异常;但更多的前兆因为我们的科学研究不够严谨,国外承认的很少。
 
而国外的这种评价,也让不少国内学者唯恐“不科学”而慎言“前兆”。池顺良在自己设计的钻孔应变仪中也特地比美国人多增加了一路应变传感器,用于更加严格的自检,目的就是要把监测到的“每一个异常落实下来,争取把机制搞清楚”。
 
经验主义常常是主张“理性”的科学家们忌讳的词汇,在研究前兆的地震学家看来尤其如此。但是对待“经验”的态度更能检验科学家的“理性精神”,藉此精神,笼罩在地震预报之上的“前兆谜局”或可期待能有廓清之日。


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1 侯振宇

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