中國(guó)成功預(yù)報(bào)大震，地震預(yù)報(bào)為何還這么難？

肖龍

人類(lèi)在面對(duì)火山、地震、颶風(fēng)、山洪和泥石流等自然災(zāi)害的時(shí)候，大部分都可以做到預(yù)測(cè)或者預(yù)警，但是我們卻很少聽(tīng)到對(duì)地震的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。而地震也恰恰是所有自然災(zāi)害中破壞力最大的自然災(zāi)害之一，我們很想知道全世界的科學(xué)家和政府到底為地震研究做了哪些工作，而地震到底能不能預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)？

要回答這些問(wèn)題，我們先來(lái)看看地震是如何發(fā)生的?，F(xiàn)今我們對(duì)地震發(fā)生的原因的理解主要是基于板塊構(gòu)造理論，由于板塊之間的相互擠壓、拉張和觸動(dòng)，就會(huì)在相鄰板塊的結(jié)合處聚集能量，而當(dāng)這些能量釋放的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生地震。這也是為什么全球的地震大多發(fā)生在板塊邊界的原因。同時(shí)也有一些地震發(fā)生在板塊的內(nèi)部斷裂帶內(nèi)，稱為板內(nèi)地震。那么從發(fā)展機(jī)理上看，不管是發(fā)生在板塊邊界還是板塊內(nèi)部的地震，都是地球巖石圈中局部應(yīng)力不斷聚集后突然釋放的結(jié)果，那么這種力的聚集大部分是來(lái)自地球內(nèi)部的構(gòu)造活動(dòng)，我們稱之為構(gòu)造地震；少部分是由火山活動(dòng)引起的，稱為火山地震。另外還有人工地震，包括我們?cè)趯?shí)行爆破和核爆的時(shí)候產(chǎn)生的地震，以及水庫(kù)地震都大型水庫(kù)修建的時(shí)候，改變了地理?xiàng)l件引起的地震。那么不管哪種情況，一旦聚集的應(yīng)力超過(guò)了臨界點(diǎn)，巖石中儲(chǔ)存的能量就會(huì)以類(lèi)似波浪的形式輻射出去，并在地球的巖石內(nèi)部和表面蕩漾開(kāi)來(lái)。那么這些波浪在移動(dòng)的時(shí)候，會(huì)震動(dòng)地面，地震就發(fā)生了。而且一旦這種應(yīng)力突破了一個(gè)臨界點(diǎn)之后，其他地方的應(yīng)力情況也會(huì)發(fā)生劇烈的變化，從而發(fā)生一連串的地震。這是為什么地震會(huì)在短時(shí)間內(nèi)在同一個(gè)地區(qū)成批出現(xiàn)的原因，例如最近在土耳其敘利亞地區(qū)發(fā)生了數(shù)百次三級(jí)以上的地震。

那么在我們認(rèn)識(shí)到地震的發(fā)生機(jī)理之后就能夠預(yù)測(cè)地震了嗎？其實(shí)這只是第一步，距離預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)還很遠(yuǎn)。那么地震預(yù)報(bào)是指在地震發(fā)生前，對(duì)未來(lái)地震發(fā)生的震級(jí)、時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，并且要及時(shí)公布于眾，讓預(yù)測(cè)受災(zāi)區(qū)的人們做好預(yù)防工作，以減少人員損失和財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)時(shí)間尺度的不同，又可以把地震預(yù)報(bào)分為4類(lèi)，那么根據(jù)國(guó)家地震局的標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)法。那么對(duì)10年以上的破壞性地震預(yù)報(bào)，叫做長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，兩年以后的叫做中期預(yù)報(bào)，而三個(gè)月以后叫短期預(yù)報(bào)，對(duì)10天左右發(fā)生的地震叫臨陣預(yù)報(bào)。也有人把長(zhǎng)期預(yù)報(bào)和中期預(yù)報(bào)合稱為中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，而短期和臨陣預(yù)報(bào)合稱為短臨預(yù)報(bào)。還有一種在一次地震發(fā)生后，進(jìn)行的震后地震趨勢(shì)預(yù)報(bào)。其中中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)相對(duì)比較容易，而短齡地震預(yù)報(bào)非常困難。因?yàn)橐A(yù)報(bào)具體的地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)是非常困難的。在美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的網(wǎng)站上，他們有這樣一句話，說(shuō)到無(wú)論是美國(guó)地質(zhì)局，還是其他任何國(guó)家的科學(xué)家，都從未預(yù)測(cè)過(guò)一次大地震，我們也不知道如何做到去預(yù)測(cè)地震，而且在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，我們也不希望我們能夠做到?？梢?jiàn)地震預(yù)報(bào)的難度是很大的。但是是不是在地震預(yù)測(cè)面前，我們就真的無(wú)能為力？其實(shí)不然。我國(guó)就曾經(jīng)成功的預(yù)測(cè)多個(gè)短齡預(yù)報(bào)。我國(guó)的地震預(yù)報(bào)水平已經(jīng)居于世界的先進(jìn)行列，曾經(jīng)成功的對(duì)海城等幾次大地震做過(guò)短齡預(yù)報(bào)。因此經(jīng)聯(lián)合國(guó)教科文組織認(rèn)定，我們國(guó)家是唯一對(duì)地震做出過(guò)成功短齡預(yù)報(bào)的國(guó)家，被載入史冊(cè)。

但是從世界范圍來(lái)看，地震預(yù)報(bào)仍處于探索階段，尚未完全掌握地震孕育發(fā)展的規(guī)律，我們的預(yù)報(bào)主要是根據(jù)多年積累的觀測(cè)資料和地震案例，進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性的預(yù)報(bào)。那么如果要準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)地震的話，需要哪些條件？目前依據(jù)的預(yù)測(cè)方法主要是根據(jù)歷史上地震發(fā)生的規(guī)律，以及對(duì)地震前兆的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析作為預(yù)報(bào)的主要依據(jù)。為了做到這一點(diǎn)科學(xué)家們會(huì)試圖將過(guò)去的地震發(fā)生前的多個(gè)自然因素與地震本身聯(lián)系起來(lái)。包括當(dāng)?shù)厮粗须焙亢偷叵滤坏漠惓Ｗ兓?、電磁活?dòng)的變化甚至是奇怪的動(dòng)物行為。但是上述地球物理場(chǎng)數(shù)據(jù)的異常和地震的發(fā)生并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。在地震發(fā)生以前往往會(huì)有一些不同的異常現(xiàn)象，但是如何做好捕捉異常以及后續(xù)分析的方法是地震預(yù)報(bào)要突破的重點(diǎn)。但是這不像天氣預(yù)報(bào)，我們可以利用大量的氣象衛(wèi)星獲得的實(shí)時(shí)大氣活動(dòng)數(shù)據(jù)，從而做出天氣預(yù)報(bào)，并且根據(jù)不斷變化的氣象數(shù)據(jù)不斷的進(jìn)行調(diào)整。這是因?yàn)槲覀內(nèi)鄙倌軌蛲敢暤叵聭?yīng)力狀況的能力，因此地下的情況知之甚少，科學(xué)家們也無(wú)能為力。全世界有很多的科學(xué)家在研究地震，我國(guó)就有國(guó)家級(jí)的地震局和研究機(jī)構(gòu)，而且各個(gè)省也有自己的省市級(jí)地震局，當(dāng)?shù)卣饘W(xué)家獲得某些有可能是地震前奏的信息的時(shí)候，是不是就可以隨時(shí)發(fā)布地震預(yù)報(bào)呢？這是不行的。由于短零預(yù)報(bào)的成功率還很低，而一旦做出短零地震預(yù)報(bào)，那么預(yù)測(cè)的地震區(qū)就要啟動(dòng)地震預(yù)警，如果發(fā)了地震預(yù)報(bào)，而又沒(méi)有地震發(fā)生的話，就會(huì)造成無(wú)謂的恐慌，那么這樣的事情多了以后，也就沒(méi)有人相信預(yù)報(bào)了。為此中華人民共和國(guó)防震減災(zāi)法第十六條就規(guī)定，國(guó)家對(duì)地震預(yù)報(bào)實(shí)行統(tǒng)一的發(fā)布制度，地震短期預(yù)報(bào)和臨陣預(yù)報(bào)是由各個(gè)省、自治區(qū)、直轄市人民政府按照國(guó)務(wù)院的規(guī)定的程序進(jìn)行發(fā)布。在我國(guó)地震預(yù)報(bào)的發(fā)布權(quán)在政府屬于地震系統(tǒng)的任何一級(jí)行政單位研究單位、觀測(cè)臺(tái)、科學(xué)家和任何個(gè)人都無(wú)權(quán)發(fā)布有關(guān)地震預(yù)報(bào)的消息，任何單位或者是從事地震工作的專(zhuān)業(yè)人員關(guān)于短期地震預(yù)報(bào)或者預(yù)測(cè)的一些意見(jiàn)，應(yīng)當(dāng)報(bào)國(guó)務(wù)院地震行政主管部門(mén)或者縣級(jí)以上的地方人民政府負(fù)責(zé)管理地震工作的部門(mén)，或者是機(jī)構(gòu)按照前面的條款進(jìn)行處理，而不得擅自向社會(huì)擴(kuò)散。

總之到目前為止，地震預(yù)報(bào)還是一個(gè)世界性的難題，地震預(yù)報(bào)必須同時(shí)包括時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。由于地震情況的復(fù)雜性，有些地震能預(yù)報(bào)，有些則無(wú)法預(yù)報(bào)。現(xiàn)在全球預(yù)報(bào)地震的準(zhǔn)確率不到20%，目前包括像美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)地震預(yù)報(bào)仍然處于探索階段，地震預(yù)報(bào)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)達(dá)到像天氣預(yù)報(bào)那樣的準(zhǔn)確。那么近年來(lái)國(guó)際上有些科學(xué)家對(duì)地震預(yù)報(bào)甚至于持否定意見(jiàn)。有人甚至發(fā)表地震無(wú)法預(yù)測(cè)的論文，明確提出地震是無(wú)法預(yù)測(cè)的觀點(diǎn)。但另外一些地震科學(xué)家對(duì)地震預(yù)報(bào)的成就卻給予了肯定，認(rèn)為地震發(fā)生的地點(diǎn)、時(shí)間、震級(jí)的短期預(yù)報(bào)終將實(shí)現(xiàn)，而長(zhǎng)期預(yù)報(bào)的成就則更加突出。那么未來(lái)的研究需要更多準(zhǔn)確的地球物理觀測(cè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并且要建立可靠的預(yù)測(cè)模型等等。我們也期待正在快速發(fā)展的人工智能技術(shù)能夠在地震預(yù)報(bào)領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特的作用。

本文為科普中國(guó)·星空計(jì)劃扶持作品

作者：肖龍

審核：任燁

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

監(jiān)制：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司