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前驱波通常是指叠加在背景噪声或正常潮汐变化上,并以毛刺、突跳或瞬时波动等为主的震前异常信号,该现象一般出现在地震前数小时至数天的时段内。由于此“震相”具有一定的地震前兆意义,因而国内外地震学者对此类现象尤为关注。例如,Kanamori等(1974)便在美国加州帕萨迪纳台(Pasadena,距震中约10000 km)的贝尼奥夫应变仪记录上,首次发现1960年智利Ms8.3地震前15分钟出现了前驱波(周期为300~600秒);之后,又有许多学者借助地震仪、倾斜仪、GPS和井水位等观测手段,来捕捉类似的震前形变异常。随着观测证据的不断积累,人们对前驱波生成机理(如:孕震断层的失稳、蠕滑和粘滑等)的认识也日益深化。但在全球变暖的大背景下,频发的极端天气如卷轴云(morning glory)、尘卷风(dust devil)和飑线(squall line)等,所引起的气压突变也同样会造成局部或区域性(近)地表出现疑似前驱波的非构造形变,这就使得前驱波的物理溯源面临巨大挑战。
2008年5月12日,在龙门山断裂带发生了汶川Ms8.0强震,该事件给灾区人民造成了巨大的生命和财产损失。面对如此惨痛的预报失败案例,如何正确识别和科学提取地震前兆信号,是地震预测预报业务必须要解决的核心任务。汶川地震以后,国内诸多学者也对震前可能存在的前兆信号进行了较为系统的诊断;其中,“汶川Ms8.0地震前山西前兆低频前驱波特征分析”这一研究指出,在5月11日0—22时,山西地区的5个前兆测项记录的短时波动(优势周期为64~128分钟)均为汶川地震的前驱波(图1)。其判据主要有以下两点:
①在时间上,这些“前驱波”与汶川地震高度相关;
②在变化形态上,也能与前驱波相匹配。
但该研究却忽略了一个至关重要的干扰因子,即气压效应(图2)。因而,在没有充分消除气压干扰的前提下,便将这些短时波动变化推定为前驱波,是值得进一步商榷的。
鉴于前驱波具有重要的前兆研究价值,所以,本研究结合气压记录对论文所用的观测数据进行了回溯诊断。在此基础上,我们又较系统地论证了该文所检测出的震前异常并非前驱波而只是气压波。
从这一商榷性工作,可以重新审视很多发表的“地震前兆”其实并非源自震源,而是干扰所致。由此可见,地震前兆的合理提取和科学判定并没有想象中的那么简单(即很多前兆或震例研究简单地将震前地球物理观测曲线的异常变化判定为前兆,这真的对地震前兆研究科学性、客观性、严谨性的不“负责”,甚至误导了地震预测预报人员及公众对地震前兆的科学认知)。
国内不少地震前兆研究者喜欢拿“前驱波”作为地震前兆理论的一大突破,但作为一个公认的世界性难题,地震前兆的真相真的就如此“简单”吗?答案显然是否定的。尽管地震前兆研究在未来的数十年内仍将处于探索期,但这并不意味着可以随意 “yy”或“望图生义”。针对各种异常变化,更应从“第一性原理”出发,踏踏实实地探明其物理本源。
借此,希望这一工作有助于地震前驱波的合理辨识,同时也为汶川地震“前兆”的去伪存真等提供参考。


主要参考文献
1. 汶川Ms8.0地震前山西前兆低频前驱波特征分析[J]. 大地测量与地球动力学,2009,29(6):35-39
2.张凌空,吴利军,杨颖. 雷暴产生的气压突变对体应变与同井水位干扰的对比研究[J]. 中国地震,2012,28(1)69-77
3. Kanamori H,Cipar J J. Focal process of the great Chilean earthquake May 22,
1960[J]. Physics of the Earth and Planetary Interiors,1974,9: 128-136
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