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邢台地震实验精神的失落

已有 4051 次阅读 2008-12-10 20:09 |个人分类:汶川地震科学反思|系统分类:观点评述|关键词:邢台地震,实验精神| 邢台地震, 实验精神

发生在1966年的邢台地震拉开了中国大陆一个新的地震活跃期的序幕,在中国地震史册上具有划时代的意义。那是一个值得中国地震预测研究时时追溯的年代,从那时起,中国的地震预测预报事业开始了最初的探索。
 
随着一系列大地震的发生,科研部门陆续派出多门类、多学科的有关地震科学考察人员,计有24个部委、4个省市所属的50多个管理机构、100多个科研单位、4000余人分批次奔赴邢台地震现场,开展大规模的地震考察和地震预报实验研究工作。
 
这是一场奇特的科学实验,地点就在地震现场,著名地质学家李四光亲自设计仪器,参与其中,来自全国各地的大学生在那里一待就是7年,尽管物质条件极度匮乏,一切都艰苦卓绝,但他们却用自己的方式来应付,并表现出高度的创造性。
 
然而,在当今割裂严重和追求刻板规范的地震预测工作体制面前,这种自邢台地震流传下来的实验精神正在陷入失落的困境。
 
在邢台现场“抓”地震
 
1966年3月,河北省邢台地区相继发生6.7级和7.2级地震,在余震未息之际,各路科研人员赶往灾区。
 
中科院兰州地球物理研究所地壳物理研究小组钱复业、赵玉林等一行四人较早到达邢台,此前他们在顾功叙、秦馨菱、曾融生院士的指导下作了数年地震电测方法研究。来自全国各地的大学毕业生和复转军人不断加入到这个小组,最后发展到70多人,在邢台,它的名字改为新桥地震队。
 
但是摆在这些20多岁、刚刚毕业不久的大学生们面前的却是一道世界公认的科学难题,“地震预报怎么搞,什么是前兆,当时这些基本问题谁也不清楚。在邢台实验场,地震就在屁股底下,就看谁有本事抓得住它。”赵玉林说:“那时候,谁有什么手段都可以试,人们信奉实践出真知。”
 
一开始,新桥地震队学习苏联的思路,利用大地电磁搞地震预报,苏联仪器停止进口后,他们摸索着自己做仪器,效果比起进口的并不差。当时没有暗箱,做实验的时候就把整个房子蒙起来。人就趴在高压达到1200伏的仪器上观测,稍不留意就有危险。但是艰苦的探索并未能换来回报,尝试了无数次之后,地震队承认大地电磁方法“不行”。
 
“邢台地震时搞测量的人说测高程测不准了,地震时有形变电阻率的变化。”这个无意间得到的消息让赵玉林心中一动,利用主动源测地震发生时地下形变电阻率的变化是否可行呢?由此一项新的地电实验想法诞生了。
 
当时李四光提出未来的地震顺着郯庐断裂向北京方向发展,赵玉林就把队伍拉到河间去作观测实验。三个人在河边搭起帐篷开始搞观测,没想到屁股底下来了个四级地震,赵玉林用地电仪器观测到有信号异常,马上记录下来。一场突如其来的暴风雨袭击了刚刚建起的帐篷监测点,艰难脱离死境的观测小分队最后发现,身边剩下的唯有辛苦得来的观测资料。
 
在首次观测成功后,1967年新桥地震队从地质部要来5万米准备“回炉”的导线在邢台建起了十几个临时监测点。这种方法最后被地震队命名为形变电阻率,后来李四光也肯定了这个叫法。
 
当时形变电阻率观测需要手工操作记录,赵玉林和两名队友在野外搭起帐篷,每天三个人轮班观测。手工记录要求每隔15分钟观测一次,时间长了赵玉林练就了一身绝活儿,每当晚上他值班的时候,每个15分钟的观测周期内,他总是先睡上12分钟,然后准时醒来,用3分钟供电,观测,记录,测完这次刚好15分钟。一个把手工记录练到纯熟的观测者,能够分清楚哪些是干扰、哪些是真正的异常。
 
邢台地震地电实验场在上世纪六七十年代曾经对不少3到5级余震进行了较好的实验性预报,为此地震队还受邀参加1968年十一国宴,受到周恩来总理接见。
 
形变电阻率预测地震的方法后经报道,很快推广开来,在石油部、地质部系统全面开花。香河中学有人听说可以从地下测到地震发生的电信号,用一个万用表,插两个电极就在地下测,土地电就这么诞生了。1975年前后,一个相当规模的地震监测网已经形成。据钱复业回忆,当时仅全国 土地电监测点已经发展到了3万个,土地电表几乎脱销。
 
地电实验方法的故事并非个例,一度在邢台地震实验场活跃的还包括地震、地形变、地下水和化学成分、地磁、重力、应力、地声、地温等10多种方法,在地震现场摸爬滚打的实验探索努力下,从邢台地震实验场走出了许多不拘泥于学科,集做仪器、搞监测,到分析数据、做预测于一身的一流的地震监测预报人员,同时,中国地震监测研究也由此建立了最初的技术方法体系。
 
数字化时代的新挑战
 
1976年,唐山地震与松潘—平武地震相继发生,此后我国大陆地震剧烈活动了10年之久的地震活跃期结束。同时国家经济生活开始转向以建设、发展为主。在此背景下,国家地震局开始系统总结邢台地震以来的观测资料和预报方法,清理整顿观测台站和技术方法。
 
邢台地震之后得到普遍推广应用的许多如土地电、土地磁、土应力等观测手段,被视为“科学性差”、“造成了人、财、物的浪费”、“而且也是造成虚报的原因之一,甚至影响到正常的社会生活”。
 
在3年左右的时间里,国家地震局在专业队伍中开展的清理工作共清理出近1000套仪器,参加人员2200多人,对“三土”共清理了7200台套仪器,参加人员4500多人,在全国已有的460个台站中,对7种手段的84个项目停测。自邢台地震以来的轰轰烈烈的群众性科学实验至此画上了句号。
 
进入上世纪80年代,国家地震局开始加强滇西和京津唐两个地震实验场的建设,以及地震数据传输系统和处理系统的现代化建设。中美合作的数字化地震仪台站开始试运行,一些前兆观测项目开始数字化记录的实验。以此为开端,中国地震监测技术开始向数字化时代迈进,直至2008年汶川地震之前的4月15日,覆盖全国31个省(区)的中国数字地震观测网络工程通过验收。
 
然而从此进入数字化时代的地震监测技术体系却面临因技术分工过细和刻板管理规范等带来的新的考验。
 
“数字化地电观测仪上来了以后,都是计算机画图,限定了供电之后第几秒读数,不管它是异常还是噪声都记录下来。这样一些干扰较大的台站实际观测资料就不好用了,难以追踪震情发展。”赵玉林曾在2003年云南大姚发生地震期间,发现许多上世纪90年代后期更换的数字化地电观测仪干扰太多,反而被原来手工记录的老地电比下去了。“那图画得再好,本身没有地震信息,一点价值都没有,也没人管。”在此次汶川地震中赵玉林发现,现在仍在工作的30年前的老的地电仪器大多数还能观测到背景异常。
 
“如何检查、落实异常也有规范,台站的人不能动仪器,中国地震局要先会商、论证,再派专家到现场,按条条办事。”大姚地震前,赵玉林曾向地震部门上报异常,然而经过这些程序后,当中国地震局派出的6名专家还在前往现场落实异常的路上时,地震就发生了。
 
赵玉林对此十分不解,“我们那时候做仪器、建台、观测、分析、预测都是自己干,现在都分开了,建台的是一帮人,观测是一帮人,分析预报的是一帮人,而且大家都规范化了,各管各的。管预报的人有句话叫做你给我什么米我做什么饭,你给我什么数据我做什么工作,这个数据怎么来的我管不着;搞观测的,上什么仪器测出来什么数,不管它和预报有没有关系。”
 
还原地震预测研究的整体性
 
地震的发生应被视为一个统一的自然过程,然而针对地震的预测研究却是一个相对割裂的体系,显然这无法适应地震预报的实际需求。
 
2007年底,在一次地震战略研讨会上,时任中国地震局副局长的岳明生在发言中也承认:“地震预测研究的基本框架是一个监测、预测、科研有机结合的结构,我国不同程度存在着监测、预报、科研相脱节的现象。”
 
事实上,即使在预报这一环节依然是一个被割裂的工作体制。2005年1月底,印度洋9级强震刚刚过去一个月,梅世蓉、张国民等14位老专家联名向中国地震局党组写信,呼吁恢复2004年撤销的中国地震分析预报中心。
 
撤销分析预报中心的直接后果是将地震预报的长、中、短、临分隔开来。“中长期由地震预测所负责,短临由中国地震台网中心预报部负责,各管各的,长、中、短、临一分开,大震来了你根本就看不清楚。”梅世蓉在接受记者采访时说。
 
不仅如此,信中提及我国南北地震带可能面临强震危险:“印度洋巨大地震的发生震惊了全世界,大震在我国引起了强烈的效应,我们深切地感受到强震危险正在慢慢向我们逼近,有英美科学家指出,下一个巨大地震可能发生在印度东北,离我们自己估计的危险区距离不远。近年来我国学者反复强调南北带上存在发生强地震的危险性,但危险地点何在?没有人能够作出令人信服的判断。每次会商会,结果总是多个信度不高的危险区。如果未来的强烈地震也像印度洋大地震那样,突然发生在我国某个不曾估计到的地方,或者落在南北带上我们未曾指出的地方,其后果真是不堪设想。”
 
然而,虽然有关南北带上强震危险区开了很多会,可是仍然得不出肯定的结论。“这说明仅靠日常监测工作这一套做法是难以解决问题的,只有依靠更深入的和更有针对性的科学研究,组织高水平的科技队伍,进行集体攻关,在强震危险区的判断接近实际的情况下,我们再环绕它部署密集的、配套的短临预报观测网,方能有希望作出较好的短临预报,将报不出、报不准的风险降到最低限度。”但是,信中特别强调:“目前的监测预报工作体制与此思路是不相适应的,特别是2004年把分析预报中心也撤销了。”
 
与管理体制发生变动带来的影响相比,一些观测技术的细节问题显得更加隐蔽。
 
“地震科学是一门观测科学。要作出科学的预报,除了要对地震孕育过程有相当了解,更要通过先进的观测仪器,充分获取地震活动的有关数据及信息。”中国地震学会地震观测技术委员会委员池顺良十分强调仪器的设计制造,然而现实却是“搞理论的人不做仪器,做仪器的人又只从仪器的角度出发,没有与观测对象的要求结合起来”。显然,只有面向特定的科学问题去设计、制造仪器才有可能得到最好的观测结果。
 
在目前地震界占据主导地位的测震方法已经历半个多世纪发展,在探测地球整体结构和地质物探方面已有长足进展,相对比较成熟。然而邢台地震后发展起来的前兆方法“五花八门”,大多从不同专业移用过来,除大地测量方法较为成熟外,许多方法本身的科学性尚处于探索、验证阶段。在池顺良看来,前兆仪器设计本身的理论基础、精度问题,甚至安装问题都需要经过科学实验的考量,而前兆方法对观测数据时间上连续性的苛刻要求使得前兆观测向预报人员提供可靠的观测数据更为困难。
 
前兆观测技术进展迟缓原因中最重要的两点,恰恰都与邢台地震之后实验精神的失落有关。池顺良认为,一是预报与仪器研制人员间缺乏联系、交流和合作;二是不了解只有通过实地比对观测发现问题,才能不断改进直到做出基本合格的仪器。忽视比对观测在前兆仪器研发中的作用,严重阻滞了仪器研发的脚步。
 
此外,地震预测研究中学科分工过细也经常为学者们所诟病。中科院院士马瑾在上述研讨会上曾谈到,很多人观测到的地光、地声、次声以至极低频的电磁波,频率上相差十几个数量级,不同频域涉及不同的学科,有不同的观测仪器,以往这些过程的研究都是独立进行,而地震过程却是统一的,因此需要综合研究这些物理量之间的联系,需要多学科互相检验。


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1 侯振宇

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