关于地震的一组文章

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政府:有效预警的困境与可能
《财经》特约作者 钱钢    [09-03 10:29]
深入详尽的分析,有待信息全部公开
【《财经网》专稿/特约作者 钱钢】中国的各急症府面对两难抉择:地震科学研究困难重重,却无法放弃;现有地震预测还只是概率性预测,却必须在许多时刻做出有效预警。
前苏联、美国和日本都有过雄心勃勃的地震预报研究计划。前苏联的研究始于一九四八年阿什哈巴德大地震后,但进展缓慢,一九八八年,在无防备状态下发生亚美尼亚大地震。美国的地震研究,本为侦察核爆试验而设,一九六四年发生阿拉斯加大地震后,遂制定了地震预报研究的十年规划,同样绩效不彰,一九九四年,未能防范在洛杉矶发生大地震,损失二百亿美元。日本的研究从上世纪六十年代开始,在七十年代圈定东海地区为发生八级地震的高危险地区,这个地震迄今未至,却在一九九五年发生了未有预报的阪神大地震。
除了日本仅对东海地区继续开展负有减灾责任的预报,世界上只有中国,在科学研究尚未过关的情况下,承担地震预报任务。邢台地震后,中国政府层对地震预报承担了令世人难以想象的沉重责任。曾有文章记述国务院总理周恩来亲自处理地震预报的情景:
一九六七年河北省河间县地震后,李四光在一个深夜里接到了国务院紧急开会的电话通知,他赶到会场已近凌晨两点钟。总理正坐在长桌的一头主持会议。总理让李四光在他的右边坐下,桌上摊开了一张京津地区的防震地图。会议的议题是:有关方面向国务院报告,这天清晨七时北京将发生七级地震,要求国务院准允立即通知北京居民到室外避震。这也就涉及到毛主席的安全。会上,各种各样的意见都讲过了。周总理这时问李四光:请你说说,情况真是这样紧急吗?
李四光在发言以前,先走近电话机,迅速给他近年来在北京周围按地质力学理论亲自建立的地应力观察站打了电话,让他们仔细汇报近日来地应力值是否稳定,有无异常。当他得到“无异常”的回答后,这才坐回到他参加讨论的位置上来。这时候,能够给李四光考虑的时间已经很少了,但是,根据北京地区地质构造条件,当他掌握了必要的可靠资料,经过了紧张的思索与迅速判断之后,必须回答这个重大的问题。
李四光十分明确地说:不存在这种紧急情况。并且建议:最好不要发警报惊动全市市民。李四光对周总理说:请毛主席安心休息吧!总理同意不发警报,并说:“李四光同志,您年纪大啦,身体不好,早点回去休息吧!”i
这段史实,记述了中国地震预报工作起步时的极端状态:预警决策,取决于一位科学家和一位领导人的决断。当时八十高龄的李四光,有时需要亲自爬上山坡观察断层、伏在乡村井台上测量水位。为北京近郊一口水井的水位大幅度上升和麦田里的地裂缝,总理周恩来曾一日数问。ii科学家的经验性判断,和领导人的“拍板”,都冒着巨大风险。然而此后数十年的地震预报,并未完全脱离这种“经验判断+风险决策”的模式。
让我们从危机管理的角度,重新审视一九七四年关于华北地区防震的中国国务院六十九号文件,以及与这个文件相关的地震预警实况。
一九七四年关于华北地区防震的中国国务院六十九号文件,实际上是中央政府的一次中期预警。在发布这一文件的一九七四年,中国的地震预报起步不久。依据李四光的构造理论和地震活动现象,地震工作者对华北及渤海地区正在孕育大震有正确判断(这种长期趋势判断的水平保持至今)。对一二年内可能发生地震的估计,虽有人提出“华北已积累七—八级地震的能量”,但并没有人预测到会接连发生海城、唐山两个强烈地震。这种情况下,文件依据多数人“今明年内有可能发生五至六级地震”的分析,要求七省(自治区、直辖市)“防备六级以上地震的突然袭击”。从地震科学角度看,六级与“七—八级”差别巨大,“六级以上”,表述含混。但从防灾的角度看,这样的判断,已足以使预警产生实效。
较大范围的中期预警达到三个效果:各级政府开始应急准备;专业地震工作者和群测群防队伍开始密切监视地震前兆信息;公众开始接受广泛的地震和防震知识宣传。海城地震的预报和预防,就在这样的大背景下产生。
据海城地震当事人回忆,六十九号文件下达后,仅辽宁南部地区就建立了群众测报网点两千六百多个,参加测报的人员四千多人,放映地震知识电影六百多场,发放地震知识小册子十五万册。iii在海城地震发生前的三个月,辽宁全省有一千八百多起宏观异常现象被报告。种种异常和小震活动,使地震工作者较准确地在震前二十天发出了短期预报,在地震前一天发出了临震预报。iv
辽宁省委在一九七五年二月四日早晨做出的地震报警决定,是在民众已有一定思想准备、地震的前兆信息、特别是前震活动比较明显的情况下做出的,但仍不无冒险性质。成千上万百姓在寒冬被动员出住所,而大地震竟然在数小时后“准时”到来。
唐山是相反的例子。六十九号文件发出“中期预警”后,北京、天津、唐山等地都有过广泛的防震宣传活动。但在地震发生前数月,地震工作者判断与争论的焦点却集中在北京这个高度敏感的地点。四月,内蒙古和林格尔和河北大城先后发生六点三级地震,使关注华北震情的科学工作者陷入困惑,对“京津唐渤张”地区地震形势的判断出现分歧。v六月,四川防震引起的社会恐慌,又使得对北京的震情判断增加难度。和后来唐山地震有关的监测、争论、乃至“告急”(包括唐山当地几位观测人员的预报vi)都没有产生正式的预报意见送达政府。只有距唐山市一百一十五公里的青龙县是例外。
在唐山地区的一次地震群测群防经验交流会上,青龙县领导听到一些地震工作者关于“七月二十二日至八月五日京、津、唐地区可能发生五级左右地震”的预测意见,决定“以预防为主,有备无患”。防震抗震的部署传达到所有群众。地震发生时,有准备的群众及时逃生,虽然有七千三百多间房屋倒塌,直接死于地震的却仅有一人。震后五小时,青龙县派出第一支医疗队赶赴唐山救援。vii
国际地震界公认,在海城地震前确实存在着具有减灾实效的预报,该预报是由地震工作者和政府官员共同完成的。viii国际上同样高度评价“青龙预防”。联合国的官员曾到青龙考察,仔细查阅了该县一九七六年的档案。ix一九九六年,青龙县被联合国发展、资助和管理事务部列为“科学研究与行政管理相结合取得成效”的典型,该部的报告称:“要减轻灾害的损失,早期预报和动员群众做好准备是关键的一环。由于早期预报通常是科学家做出的,加强科学家和行政管理人员的联系尤其重要。在特别紧急的情况下,只有高效的行政管理才能有条不紊地采取对策和组织群众”。x
青龙的案例,使许多地震工作者痛心疾首:既然青龙可以在震情预测尚不明朗的情况下采取预防措施,并收到效果。那么,唐山地震前,在京、津、唐这个更大范围,地震工作者是否可能在犹疑焦虑之际及早向政府报告,而政府是否可能在难以决断之际以“打招呼”的方式开始临震阶段的预警设防?
事实上,从一九七四年下半年到一九七六年上半年对“京津唐渤张”的中期预警,对北京和天津这两座重要的大城市,是有极大减灾作用的。国务院六十九号文件下达后,中央机关和北京、天津两市均建立了抗震防震指挥机构,除广泛宣传外,还进行了建筑物的普查、鉴定和加固,尤其是对电力、煤气、石油、铁路、交通、通信、供水和容易产生次生灾害的单位的建筑物作了重点加固。天津市在一九七五年二月和一九七六年五月两次部署应急准备,包括疏散方案、医疗救护准备、救灾物资储备等。天津是唐山地震的严重波及区,破坏烈度高达八度,如果没有中期预警,这座城市的人员伤亡和建筑物破坏将倍增。xi唐山地震未能临震预报和预警造成的震惊世界的惨烈后果,遮蔽了北京、天津因中期预警而减轻损失这一事实。
痛定思痛,人们后悔,如青龙那样“打招呼”的临震预警,为何未能在包括唐山市的更大区域实行?但是,“打招呼”的确切定义为何?对地震“宁信其有,不信其无”的决策原则可否广泛运用?在首都圈的大中城市,而不是在青龙这样的农业县公开进行地震的短期、临震预警,将产生什么样的政治、经济、社会后果?政府忧惧破坏性地震漏报,同时也忧惧影响广泛的虚报,甚至包括防震损失大于震害损失的正确预报。预警于唐山地震前、发生于唐山地震后的松潘、平武地震,其长达四个月的公开防震,在成都平原引起极大恐慌。这一事例,让人们不能不以冷静的态度,来思索地震预警问题。
如果我们把地震的术语“漏报”、“虚报”套用到预警,称为“漏警”和“虚警”,那么可以大致概括:唐山地震后的十年间,余悸未消,地震部门最怕“漏报”,政府最担心“漏警”。而一九八六年后,随着经济、社会的发展,对“虚报”和“虚警”的担心则上升到主要地位。
一九七六年到一九八二年,广东、贵州、山东、江苏、四川先后发生多起地震虚报。xii一九八四年初,全国震情会商会认为京西北和河北、山西、内蒙交界地区有多项异常,需重点监视。此后异常增多,河北省地震局有人提出“二月二十三日前后可能为一个可能发震时间段”。地震部门虽然仅强调“严密监视震情”,并没有发出临震预报,但在具有中强地震发震的地质构造背景的张家口,政府开始严密防范,军队、铁路、电力、邮电等也从各自的上级得到消息。三月初,张家口和邻近地区处于紧张状态。大批市民搬出楼房,许多单位进行疏散演习。地震最终未发生(到十四年后的一九九八年,发生了张北六点一级地震),该事件被定义为“地震误传”。xiii “虚警”付出代价。
一九八六年,国家地震局局长安启元要求首都新闻界向群众转达一项忠告:切勿轻信地震的谣言和误传,那只能导致无谓的紧张,扰乱正常的生活和生产秩序。xiv地震预报开始被越来越严格地管理和控制。在“把地震预报纳入法制轨道”的理念下,从一九七七年颁布《国家地震局关于发布地震预报的暂行规定》、一九八八年颁布《发布地震预报的规定》到一九九八年颁布《地震预报管理条例》,xv对地震预报做了一系列约束。一九八八年的规定甚至要求“涉及地震短期和临震预报水平的宣传报导、写实的文艺创作,在发表前应征得国家或省级地震部门的同意。”xvi
从上世纪九十年代到本世纪初,中国大陆经济高速发展,地震活动却相对平静。各级政府高度重视本地的稳定,对任何可能“影响投资环境”的负面信息都严加控制。唐山地震后对地震的“过敏”,变成对地震谣言、地震误传和一切“不安定因素”的“过敏”。如海城地震和松潘地震前的大规模发动群众公开防震,在这一时期已然绝迹。一些成功的预警,都可以称之为“秘密预警”。
一九九九年,一个类似海城地震预报的事件,在同一地区重演。在有正确中长期预报的基础上,辽宁省地震局在这年十一月二十七日向省政府发出了海城—岫岩将发生五点五至六级地震的临震预报。但当时他们仍无完全的把握,提交给省长办公会议的分析意见,一是“临震”,二是“进一步看变化,也可能发展成一般的震群活动”。辽宁省地震局前局长徐心同写道:
我们这样的不确定的分析预测意见,提交到省政府常务扩大会上,实际上是给省政府的决策者们出了个难题,在看到省长们决策时为难的样子,而我们又无能为力,处境真是十分尴尬。政府的决策者们面对的是把我们的不确定的预测意见变成是否发布预报、采取预防措施的确定性行为,这是典型的风险决策。xvii
辽宁省政府决定发布临震预报,但采取了周密的实施方案:按内紧外松原则,各级领导和关键部门做好应急准备,不惊动更大的社会面;在省地震局圈定的最危险的两个镇,动员居民和师生撤离危旧的住房和校舍,通知井下人员停止作业。政府的预报发出不到两天,二十九日中午,五点六级地震在岫岩-海城交界处发生。
一九九五年七月十二日中缅边境七点三级地震的情形,与岫岩-海城地震相似。地震工作者在震前三十小时做出了临震预报,政府做好应急准备,在有限定的危险地区公开防震;如命令孟连县的学生撤出校舍,放假防震,在地震到来时避免了重大伤亡。xviii
地震以及其它重大灾难的预警,政府必须有决策。决策不能闭目塞听而作;但也不能期待握有充分信息后才出。获得专业部门的概率性预报后,政府要做的,是对涉及社会、经济甚至国防的诸因素进行综合考虑,对“警兆”和“警度”做出判断,发出不同级别的预警讯号。政府的判断,依然是概率性判断。事实上,无论恐怖袭击、化学灾难、疫情爆发还是可监视性已经很强的洪汛、台风,政府即使尽最大努力预先获取准确信息,决策的盲区仍将无可避免地存在。
显然,当前各级政府的灾害预警能力很低。尤为奇缺的,是先进的危机管理思想。
地震界把地震发生的“时间、地点、震级”称为“三要素”,在预测预报中全力追求“三要素”的精确性。但“三要素”的精确性,并不是政府预警的先决条件。例如,就所释放的能量而言,一个八级地震是七点八级地震的二至三倍,是一个六级地震的九百倍,差别巨大。但是政府预警的最基本举措,却未必一定要有这种精确的“级差”。当政府对一个可能震级为六级、破坏烈度为七度的地震进行预警时,就应该撤离、疏散人群。这个举措完全覆盖了震级和烈度更高的地震。又如,对一个地震,仅仅有较准确的地点判断,却没有较准确的时间判断,或者相反,预测准了时间却预测错了地点,这从“三要素”的标准衡量是不及格的预报,但对政府的预警却仍有宝贵的价值。在茫茫的时间/空间海洋中,若干危险点凸显出来。政府可以运用行政力量,作有效防范,弥补地震科学水平的不足。并不精确的预报,却可能达成有减灾实效的预警。
现在问题,恰恰出在把政府预警和科学的预测混淆、等同,深层原因是体制设置错误。中国地震局和各级地震部门,在确定地震预报意见方面,具有法人地位。它兼有“政府”与“科研者”双重身份,既是地震科学研究的组织、管理、实施者,也是地震预报的把关人。事实上,地震部门不可能代替政府实施预警,每一个预报的“球”都踢给了地震部门之上的政府。但政府却没有危机管理指挥中枢。震情严重时,政府常常没有判断能力,一次次问地震部门:“你们说呢?”“你们到底有没有准确的意见?”球又被踢回。
中国幅员辽阔,不同区域的地质背景、经济状况、人口密度差别甚大。由中科院院士、著名地震科学家马宗晋领导的全国重大自然灾害综合研究组,早在上世纪九十年代就提出“地震灾害分区”概念,提出对我国地震的四种类型——“华北型”、“川滇型”、“西北型”、“江淮型”采取不同的防灾减灾策略。xix他们还提出了地震灾度的概念,将地震分为微灾(死亡一到九人)、小灾(死亡十到九十九人)、中灾(死亡一百到九百九十九人)、大灾(死亡一千到九千九百九十九人)和巨灾(死亡等于或大于一万人)。xx
笔者借用此概念,将“微灾”与“小灾”合并,列出“灾害等级”和“防范等级”的双因子表,显示政府灾害预警的十六种可能的状态:
无防
小防
中防
大防
无害
无害无防
无害小防
无害中防
无害大防
小害
小害无防
小害小防
小害中防
小害大防
中害
中害无防
中害小防
中害中防
中害大防
大害
大害无防
大害小防
大害中防
大害大防
由于地震和其他自然灾害乃至突发事件,在破坏性上相似,因此政府的预警策略亦具有兼容性。表中的“无害无防”、“小害小防”、“中害中防”、“大害大防”是四种“最好”的状态;“无害大防”、“大害无防”是两种“最坏”的状态;而“小害大防”、“大害小防”、“中害不防”、“无害中防”是四种“较坏”的状态。最好的状态应倾力追求,最坏和较坏的状态要努力避免。在付出努力后,可能得到的另六种“中间状态”。 “小害无防”、“无害小防”、“中害小防”、“小害中防”乃至“大害中防”、“中害大防”,是现阶段科学水平和政府危机管理水平下较有可能经常出现。中间状态并不理想,对灾害判断不准,或是反应过度,形成惊扰,或是反应不足,造成损失。但这是需要接受的现实。
汶川地震属最坏状态:“大害无防”。这一次,中国没有重演海城地震成功的预报和预防(“大害大防”);也没有重演松潘、平武地震付出代价、有深刻教训、但毕竟发生了的预报和预防(“中害大防”);也没有出现唐山地震中的“青龙奇迹”。
在汶川地震前的两年间,如果确有对龙门山断裂带的震情判断,那么政府究竟有没有中期预警举措?在汶川地震前夕,如果确无精确的“三要素”预报,那么政府究竟有没有从地震部门获得欠精确的预报意见?如果有,他们又是如何处置这些“欠精确”预报的?有没有“内紧外松”的应急措施?有没有小范围或特定目标的局部防范?是否有过犹疑、彷徨、顾忌、争论,直至最终未能实施预警?
深入详尽的分析,有待信息全部公开。需要指出,文革时期数次成功的地震预警,除了地震科学工作者的贡献,“备战备荒”年代广泛发动群众捕捉异常信息的特有方式、政府“不计后果”的拍板,都是重要的原因。那时的地震工作和战备、人防实行统一领导,有的地区甚至直接由军队领导。而在新历史时期,海城预警模式、青龙预警模式或者更宽泛地说“六十九号文件预警模式”,已难以复制。从唐山到汶川,三十二年间,中国的政治、经济、社会格局发生了深刻演变。面对人口增长、经济发展、社会转型和全新的信息流通方式,政府的危机管理,某种意义上说更为困难。■
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下文请见9月4日刊出的“面对巨灾:需要一个更成熟的社会”
注释:
i黄钢:《亚洲大陆的新崛起》,人民日报1978.01.07 第2版
ii人民日报1979.03.07 第3版
iii 刘益民:《回忆海城7.3级地震》,《东北地震研究》1986年12月号
iv 参见郭增建、陈鑫连主编:《地震对策》页321,地震出版社,北京,1986年
v 陈非比着:《悲壮的历程》页111,地震出版社,北京,2006年
vi 详见张庆洲着:《唐山警世录 : 七. 二八大地震漏报始末》,上海人民出版社,上海,2006年
vii 国家地震局1976年11月8日所发《地震工作简报》第17期,见钱钢着《唐山大地震》页202,当代中国出版社,北京,2005年
viii 陈棋福:《海城地震预报过程的回顾及地震预报发展的思考》,《国际地震动态》2005年5月
ix 刘玉成:《当年的奇迹》,《中国档案》1996年7月
x 钱钢着:《唐山大地震》页217,当代中国出版社,北京,2005年
xi 郭增建、陈鑫连主编:《地震对策》页354,地震出版社,北京,1986年
xii 宋守全等:《地震谣言和地震误传事件对策》,《国际地震动态》1985年4月
xiii 郭增建、陈鑫连主编:《地震对策》页94,地震出版社,北京,1986年
xiv 人民日报1986.10.16 第3版
xv 中国地震局官方网站:http://www.cea.gov.cn/news.asp?id=5356&classID=4
xvi  一九八六年笔者的《唐山大地震》一书出版,当中央人民广播电台播送此作品时,应国家地震局要求,删除了有关地震预报问题的第七章《大震前后的国家地震局》
xvii 徐心同:《关于岫岩-海城地震成功预报的思考》,《东北地震研究》,2000年6月号
xviii 李宣瑚:《1995年7月12日中缅边境7.级地震预报成功》,《国际地震动态》1995年9月号
xix 国家科委全国重大自然灾害综合研究组编:《中国重大自然灾害及减灾对策》(分论)页75,科学出版社,北京,1993年
xx 国家科委全国重大自然灾害综合研究组编:《中国重大自然灾害及减灾对策》(分论)页67,科学出版社,北京,1993年
汶川大地震预报为何困难?(21世纪经济报道 2008-5-27)
坐井观天 收录于2008-05-27 阅读数:
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汶川大地震预报为何困难?
2008-05-27 16:06:11  来源: 21世纪经济报道   作者: 何忠平
四川三任省地震局局长专访 汶川大地震预报为何困难?
“我当时震惊了,确实没有想到,也没有想到是龙门山断裂带。”5月12日下午,在北京十三陵地震台的一间平房里,与其他人一样,韩渭宾虽然没有察觉震感,但“几分钟”后他就从内部系统人员那里知道了震级、震中。
“作为一名地震人,5·12汶川大地震造成如此之大的损失,我的心情很沉重,也很内疚”。5月23日下午1点多,四川省地震局局长吴耀强在电话里声音沙哑地告诉记者。
今年49岁的吴耀强,毕业于成都理工大学,曾任四川省地震局计划财务处处长、科技监测处处长,2001年8月任四川省地震局局长至今。
吴耀强表示,“总结和反思是肯定有的,但还需再过一段时间。当下最主要的,就是把手上的事情一一做好。”
而对于此次地震的预报,四川地震学界依然有诸多不同声音。不可否认,地震预报至今仍是世界性难题,各方专家的预报标准、成效还有待论证,但正像吴耀强所说的,地震界以及相关部门需进行反思,甚至自省。
韩渭宾“没想到是龙门山断裂”
吴耀强的前任,是四川省地震局研究员、《四川地震》主编韩渭宾。现年67岁的韩渭宾,毕业于北京大学地球物理专业,长期从事地震学及地震预报研究,属于川中地震学界的“领军人物”。
“这次地震对我原有的认识造成了非常大的冲击。”5月23日晚上8点,经过多次约访,韩渭宾终于接受了本报的采访:“我感到很沉痛,也很无奈。”
“从地震目录上查看,龙门山断裂带历史上就没有发生过6.2级以上的大地震。我对此估计不够。事实上,目前学界普遍都对此认识不足。”他分析,与1976年8月的松潘7.2级地震相比,“两次震情差别太大。这次震中离成都平原那么近,前兆反而少得多,无论是宏观还是微观异常现象,都非常少。”
“冲击”韩渭宾固有认识的,还远不止于此。
基于对2004年印度尼西亚苏门答腊以西海域9级大地震的认识,韩渭宾曾有4个对外公开的“趋势预测”——全球特大地震近年可能连发;特大地震对几年内世界7级以上地震年频度没有明显影响;但未来几年内7级以上强震可能集中在这次特大地震附近或相关构造上;近年中国大陆及川滇地区可能发生7级强震。
三年多时间过去了,韩渭宾认为应该“反思”上述预测意见中有哪些是正确的,“分析其中原因,也许对今后地震大形势研究有借鉴意义”。于是,他与其夫人——四川省地震局高级工程师蒋国芳合作写了篇文章刊登在了2007年第四期《四川地震》(季刊,公开发行,由四川省地震局、省地震学会联合主办)内文首页。
该篇文章认为当初关于全球地震大形势的3条预测是正确的,但有关近年中国大陆及川滇地区可能发生7级强震的预测是“显然”错误的——2001年昆仑山口西8.1级地震“释放了已积累的应变”,“可能是”印尼苏门答腊9级地震不能触发中国大陆及川滇地区发生强震的“重要原因”。
在2007年底召开的四川省地震局年度会商会上,据参会人士透露,韩渭宾发表了与“反思”呼应的观点,“他说四川现在是'平静期’。”
5月11日,韩渭宾出差去了北京,按照计划,5月14日下午5点20的飞机回成都。
“我当时震惊了,确实没有想到,也没有想到是龙门山断裂带。”5月12日下午,在北京十三陵地震台的一间平房里,与其他人一样,韩渭宾虽然没有察觉震感,但“几分钟”后他就从内部系统人员那里知道了震级、震中,“我马上往四川省地震局打电话,但通讯全部断了。直到5月13日才打通了省局下面一个处室电话,他们希望我尽早赶回。”
高工李有才的“沉默”
“5·12汶川大地震的发生,不是让我感到内疚、震惊,而是沉默。”李有才说。
1999年从四川省地震局退休的李有才今年69岁。1966年他到北京地质部地震地质队工作,唐山大地震前,在唐山地区参与台站组建。作为四川省地震局高级工程师,李有才曾参与成功预报了以前的多起地震。
李有才一直警惕着龙门山断裂带的危险性。今年3月底他还曾写信警示有关部门:中国地震局、四川省地震局“应对四川岷江上游紫坪铺水库坝区及附近地区的‘震情’应引起高度警觉,做好有可能发生大地震的预案”。
由于对由中国地震局分析预报中心评审的紫坪铺水库枢纽工程地震基本烈度持有不同意见,李有才在专业领域内受到一部分人的质疑,同时,他也得到了四川地矿局物探大队曹树恒高级工程师、四川省地震局原党组书记、局长刘兴怀、四川省地震局高级工程师蒋能强和李明光等人的支持。
5·12汶川大地震最后确定震级为8级,据中国地震台网中心初步调查统计,地震最大烈度达11度,破坏特别严重的地区超过10万平方公里。
李有才之前提出的“个人看法”是:工程区坝址的地震基本烈度不是7度,而应是9度或9度以上;工程区坝址的地壳不是基本稳定区,而应是基本不稳定区。
但对于决策部门来说,“个人看法”很多,很杂,一般很难成为决策依据。
“李有才对龙门山断裂带的危险性比很多人都看得重,这是事实。”5月23日晚,韩渭宾对记者承认,“但他主要关注的是工程基本烈度,虽然预测了坝区及附近地区要发生强震,但至于什么时候发生地震,他讲了是'很长时间’”。
5月24日,李有才在电话里告诉记者,“2005年前,我确实关注的重点是工程基本烈度,但随着新资料的不断增加,我开始将重点转到了地震发生时间的研究上。”他之所以判断坝区及其附近地区“近期”有发生7级以上地震的可能,“是因为我搞综合研究,不是专门只研究历史地震,我还关注地震地质、新构造、深度地球物理、古建筑等”。
作为李有才的主要支持者,今年86岁的刘学怀是个“老革命”,正是在他的主持下,四川省地震局成功预报了1976年的松潘-平武地震。5月23日上午,记者在省地震局的职工小区见到他时,他第一句话就是,“我不是科学家,我是个行政干部,出身是无线电报务员”。
谈及他为什么一直支持李有才的“质疑”,刘学怀告诉记者,“我去现场看过,紫坪铺水库枢纽工程基本烈度不可能那么低。另外,都江堰附近有一个中强地震的围空区,我虽然不懂地球物理,但我知道地震空区的危险性。”
去年下半年和今年年初,刘学怀曾两次向省地震局领导建议要注意震情动态。
防震还要群测群防?
在绵阳市地震局网站上,记者注意到5月12日之前江油市就已发生了数起地震——
2月24日,该市发生了一次2.9级地震,这是继去年11月3日以来江油市境内小震频发引起当地群众紧张之后的第二个2.9级地震——当地地震专家组经过分析后认为,“地震发震构造位于龙门山前山断裂,属浅源地震”,由于地震微观和宏观的现象均不明显,“故在今后一段时间内不会发生中强以上地震”。
4月5日22时05分至4月6日9时30分,江油再次发生小地震8次,最大一次为2.8级。但经当地地震专家分析后认为,“这次小震群是地应力的调整过程,发生中强地震前兆手段不明显”。
如此密集的地震在一地集中发生,算不算“大震前兆”?为什么不“短临预报”?
“我可以告诉你的是,在四川每个月都有小地震发生,但它一定是必震的前兆指标吗?”《华西都市报》5月10日曾刊登了《数十万只蟾蜍跳上岸寻找新'家’》的报道,韩渭宾告诉记者,他后来专门就此问过局里负责地震预报工作的同志,虽然地方上可能有这种现象发生,老百姓因此感到惊恐,但确实无人将此情上报到省地震局。
“2006年、2007年,报纸上也有过类似报道,谁能肯定一定要发生大地震呢?又如何肯定?”韩渭宾说。
对韩渭宾的解释,刘兴怀则认为,“现在地震系统设备洋了,工程师多了,大地震反而来了,是因为他们把过去的一些手段给抛弃了——专群结合、土洋结合、群测群防——过去需要,现在也需要,将来还是需要”。
具有中国特色的防震减灾之道——分布于各地区的地震台站监视着震前的微观变化,群众测报队伍监视前震前的宏观变化——“日本拼命学习我们的领导方法和组织方式”,在刘兴怀看来,“我们自己却丢得差不多了”。
但不可否认,地震预报至今仍是世界科学难题,群测群防的成效还有待论证。韩渭宾还向记者透露,“从北京回成都后,我问了预报研究所所长程万正,他告诉我5·12之前没有接到任何异样前兆信息,当然也就没有叫我会商”。
针对还有些学者2006年利用“可公度性预测方法”大胆预测——在2008年左右,川滇地区有可能发生≥6-7级强烈地震——的问题,韩渭宾向记者表示,他早前很认真地研究过“可公度性预测方法”,“首先我对这些'奇人怪才’心怀敬意,其次这个方法很多时候也有预测不准的,如果就因为这次预测对了,而成为一个'标准’,我觉得过于牵强”。
http://www.nanfangdaily.com.cn/southnews/sjjj/200805270087.asp
科学网—地震预报,路在脚下
赵痴 收录于2008-07-15 阅读数:22
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地震预报,路在脚下
汶川大地震在没有预报的情况下发生,6万多人丧生。国家领导人震后两小时急赴震区组织救灾,十数万军人和志愿者急速前往灾区抢救生命。唐山大地震悲壮的惨剧再次在华夏大地发生,“地震究竟能否预测”再次引起公众和科技界关注和讨论。
著名地质学家李四光
地震仪记录地震波行
多功能数字地震仪
“地震不能预测论”既错误又有害
从20世纪60年代起,随着地球科学及精密仪器技术的发展,中、日、美等国开始地震预报探索。
1966年邢台地震后,我国组织攻关研究地震预测。1975年,海城地震成功预报,引起国际上很大反响。以致中美建交之初,地震预报被美方列为可以从中方得到裨益的少数科学领域之一。
上世纪90年代,美国帕克菲尔德地震预报试验场在预测时间里没有发生预期的地震,而在洛杉矶北岭发生了没有预测的强震。日本阪神、土耳其北安纳托利亚试验场相继发生没有预测的强震。中国地震科学家在成功预报海城地震之后才一年多,一次没有预报的招致数十万人伤亡的强震在唐山发生。
人们开始怀疑地震究竟能不能预报。一些知名科学家甚至讥笑从事地震预报的人“不是傻子、疯子就是骗子!”
1996年,盖勒等几位科学家在《自然》和《科学》杂志上联合撰文,断言地震根本不能预报。盖勒认为,“处于自组织临界状态的大地,任何一次小地震都有可能灾变为一次大地震”。而“小地震发展成为大地震将决定于不仅是其断层附近,而且是整个震源体空间物理状态的无数细结构”。因为人们根本无法掌握深部无数细结构的临界状态,因之地震根本不能预报!
盖勒的说法并不正确,中国地震局地震研究所的研究员周硕愚和吴云研的研究,证实了“地壳动力学的常态是'SO’(自组织),而非'SOC’(自组织临界),地震的孕育和发生仅是偏离动平衡稳定态的局部暂时过程”。
盖勒以断裂扩展的不稳定性为由,否定地震准确预报的可能。其实稳定与不稳定、确定与不确定、必然性与偶然性,在各种自然和社会现象中都是普遍存在的。气象学中所谓的“蝴蝶效应”说的就是大气运动的不稳定性。但不恰当地夸大这一效应,气象预报也就不可能了。“蝴蝶效应”并没有阻止气象科学的发展。气象预报也没有靠穷尽细节来提高预报成功率,更多的是靠寻找和发现各子系统的联系和相互影响来把握天气系统的演变。
从有地震记录以来,全世界曾发生4次死亡人口超过20万的灾难性地震,中国就占了3次。1966年,周总理在邢台地震现场指出:“地震是能够预报的……必须加强预测研究,做到准确及时。”著名地质学家李四光也认为地震是可以预报的,他在接受地震预报任务后,提出“测量地应力变化……是观测预报的关键”,亲自组建了第一个地应力观测站开展试验研究。中国的一代地震工作者就是在地震灾难的刺激和周总理的鼓励下,取得了初步成绩。
中国地震科技工作者为实现准确预测破坏性地震的科学目标,有成功、有失败,经过40年奋斗,取得了不少进展,这一基本事实不应被无端抹杀。
曾在营口地震台工作十余年,后又担任中国地震局副局长的岳明生,在《地震预测研究发展战略几点思考》一文中谈道:“40年来,我国成功地预报了海城7.3级地震,挽救了10万人生命。对20多次6级以上地震作出成功或一定程度的、有减灾实效的地震预报。”
50多年来,在时起时伏的“地震可不可以预测”的争论声中,各国政府和地震科学家制定并实施地震预测研究计划,建立地震预测实验场的行动从来没有中断。每一次成功的预报都是地震工作者大量观测、分析和综合工作及同政府决策部门共同工作的成果。
“地震不可预测”这种错误观点若为公众和从事地震预报事业的人们接受,地震预报的突破将遥遥无期,实际上是有害而无益的,是倒退而不是进步。目前地震预报的成功率还很低,大约只有10%~20%。现在的问题是如何能够将成功率进一步提高,预测的准确度又能逐步达到社会和公众能够大体满意和接受的程度。
就像气象预报也曾经历过“看云彩,养鳝鱼,测气温、气压”发展到用气象卫星预测天气的发展历程,地震预测也必须发展、建立起能把握住地震的孕育、发展、发生全过程的观测技术系统,逐步搞清地震的成因及力源,人类一定能进入地震预报的自由王国。
测震、前兆观测系统的完善是打开地震预测科学城堡大门的钥匙
要实现科学的地震预报,一是必须建立起能把握地震孕育、发展、发生全过程的观测技术系统;二是要逐步搞清地震的成因和机制。观测与理论两者缺一不可,观测系统的建设必须先行。
我国第一个测震台网是在邢台地震发生后架设起来的“北京八条线”,即北京遥测地震台网前身。到“十五”期间,大陆地区测震网已经形成,测震定位、速报等基本功能均得到大幅提升。
现在的地震学方法,从地震波记录中除了可确定震级、震中位置外,还可以提取断层破裂、地层应力降、环境剪应力等诸多参数。用中科院力学研究所研究员尹祥础提出的加卸载响应比方法,甚至可以判断地层是否已进入大破裂前的临界状态。但地震学方法只记录不连续事件,对了解地震的孕育、发展、发生全过程仍嫌不足。
在测震方法之外寻找有效的前兆观测手段成为突破地震预报的关键。
地震学方法只记录不连续事件即各个地震,前兆方法则要记录观测量的连续变化过程。邢台、海城、唐山地震后,众多科技人员参与前兆观测方法探索,30年间,各种前兆方法都实现了从模拟向数字、人工向自动和遥测的转变。但仍存在一系列技术问题未很好解决,比如雷击、停电、仪器故障等,造成前兆数据中断,以致许多分析预报人员对多数前兆方法提供的观测资料的评价是“不可靠”。因为不连续数据的价值会大打折,前兆观测仪器必须解决不间断连续工作、数据天然检验、同场地多台仪器记录一致、数据自检等关键技术问题才能给地震分析预报人员提供有价值的观测数据。
这里就作者亲历的钻孔应力、应变前兆观测技术的研发作一介绍。
当时负责地震预报工作的李四光主张直接观测地应力变化预测地震。李四光认为,既然地震是地应力变化造成的,我们就必须“对地应力进行观测,找出地应力有关的性质、特点以及作用方式和变化规律……看出这种变化与地震之间的内在联系……才有可能对地震发生的地点、时间、频度和强度作出科学的判断”。李四光同技术人员讨论钻孔应力、应变测量仪器总体技术方案,采用何种传感技术,探头安装等技术细节,并在广东新丰江和邢台尧山建立了第一批地应力观测站,开展以地震预报为目标的钻孔应力应变连续观测。李四光的地应力观测地震预报科学思路是正确的、超前的,这可从30多年后美国庞大的“板块边界观测计划”(PBO)中大量采用钻孔应力应变观测技术证明。但有了正确、超前的科学思想,还要有相应性能的观测仪器,科学思想才能付诸实施。在李四光生前,地应力观测仪器的灵敏度、稳定性、通频带、抗干扰能力、动态范围等诸方面性能都远不能满足要求。仪器记录不到被称为“地球脉搏”的固体潮。国家地震局当时大力组织了对钻孔应力应变测量仪器的技术攻关。到1985年,有四种钻孔应变仪通过国家鉴定。这些独立研发的仪器都已能清晰地记录到应变固体潮。初步有了观测地层应力、应变变化的能力。
1975年我进入鹤壁市地震局工作,设计出与美国教授Sacks发明的单分量的“体积式钻孔应变仪”不同原理的多分量的“压容式钻孔应变仪”,并做出了原始试验样机。在河南省地震局推荐下,得到傅承义、秦馨菱、王仁等老一辈科学家支持,压容应力—应变地震仪列入国家科委(78-002)和国家地震局(82-220)重点研究项目。我就这样参与了我国钻孔应力应变仪器的研发、改进工作。压容多分量钻孔应变仪在1984年通过国家鉴定,之后扩大试验并不断改进。国家地震局工作简报曾报道:“压容式钻孔应变仪可以探测地球'脉搏’,是一种研究应变固体潮、地壳结构、地震理论和地震预报的重要观测仪器。这种仪器可望在地震重点监视区开展密集化观测,有助于获得较为可靠的地震前兆信息。”
我们自己开发研制的国产仪器性能能否满足地震预报研究的高要求呢?现任PBO项目常设委员Agnew看到我们的记录资料后,在1983年5月给我的信中表示,“您的仪器的高频性能比我们台站上任一台仪器的性能都要好得多。”Sacks访华期间,在地壳应力研究所趴在地毯上仔细观看我们仪器模拟记录的情景,我至今还有印象。
仪器通过了国家鉴定,却没有在全国布网,李四光的去世应该是重要因素。
2003年美国庞大的PBO计划中广泛采用钻孔应变仪的消息传到中国,中国地震局于2004年底决定将压容分量钻孔应变仪列入“数字地震观测网络”前兆分项,在全国布设40套YRY型压容分量钻孔应变仪。美国PBO计划中布设的分量钻孔应变仪是澳大利亚Gladwin制造的,美国人自己还生产不了,因为“在世界范围内,只有2~3个研究小组能提供符合大地测量标准的、满足PBO科学研究需要的应变仪”(PBO计划建议书)。而我们中国人自己能够生产分量钻孔应变仪!
下表是美国PBO项目使用的GTSM三分量钻孔应变仪与我国的YRY-4型四分量钻孔应变仪的比较。
在各方面支持下,从2006年4月到2007年底,40套仪器布置在东到上海,西到玉树、格尔木,北到丰满、敦化,南到攀枝花、腾冲的广大国土上。中国数字地震观测网络采用了先进的网络技术,可以随时读取需要的观测数据。这些台站大部分都能记录到清晰的应变固体潮,小部分台站因为选点时未避开抽水机井,固体潮被抽水干扰掩盖。此外,由于数据采集设备的限制,“十五”布设的40套仪器,采样速率只有1分钟1次,限制了仪器高频优势的发挥,这一问题将在今后得到解决。
应变固体潮是日、月天体引力变化引起地球有规律的形变所致。是地球科学中唯一可以预先计算出以后变化的现象,可形象地比喻为地球的“脉搏”或“心电图”。地球科学家通过固体潮现象可以了解地球结构的多方面信息。仪器能记录到清晰的应变固体潮,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连接。记录数据能反映地层真实应变变化。
一定数量的高性能观测仪器布设下去后,从取得的近一年观测数据中,我们发现在地震活动平静地区,记录的固体潮非常清晰、光滑,潮汐因子相对精度能达到0.001的高精度。但在地震相对活动地区,固体潮上就不时会出现一些台阶、脉冲或固体潮图形畸变。在极少数台站上,这种现象还比较严重。在40个台中最接近汶川的姑咱台上,2007年2月前的固体潮记录很光滑,4月中旬后固体潮记录上不断出现“压性脉冲”。YRY型仪器有4个分量,比观测对象平面应变3分量多一路数据,因而具有数据自检功能。如果应变数据满足自检方程,就可确定仪器探头记录的是地层的真实应变变化。姑咱台的数据满足自检条件的相关系数高达0.996。其他记录到台阶、脉冲或固体潮图形畸变的台站,自检相关系数也都在0.99以上。
由此我们对中国大陆地震活动的整体情况就有了一些根据实际观测数据得出的认识,写在了2007年7月20日呈送给中国地震局的《分量钻孔应变仪项目实施情况报告》中:
1.支持中国大陆地块从2007年上半年开始了新的活动的判断,活动区域以南—北带及其延伸地区为主。
2. 指出了3个需要特别注意并加强监视的地点。其中第一个就在距汶川最近的姑咱台附近,第二个在南—北带的中偏南段。
3.指出了一大批没有异常的地点,如佘山、营口、临沂、襄樊、格尔木、江宁、双阳、门源等台处于应变平稳变化阶段,因而是无强震危险的地区。
我们按照李四光地应力监测地震预报思路,还只迈出了第一步就看到了希望的曙光。根据初步的观测数据,分出了稳定地区和有异常的地点,这正是对抗破坏性地震突然袭击最需要的警号。
2007年底,我们完成了网络项目40套仪器的安装任务。2008年2月27日,在离姑咱台仅26公里远的康定发生4.7级地震,姑咱台的情况更不让人放心了。在向中国地震局监测预报处汇报后,于2008年3月16日我们带了测试设备专程前往姑咱台检查仪器,结论是仪器工作正常。又返回成都与四川局同志商讨安装第二套仪器的方案,但为时已晚!
“十五”数字地震网络工程的40套分量钻孔应变仪对于中国广大的国土面积,数量实在是太少了。如果在唐山地震之后30年的地震平静期中,我们能够早于美国的PBO计划,在国内布下400套仪器,我们就会有包围汶川到北川的多套仪器记录到预警信号。多台仪器的数据将会帮助分析预报人员肯定异常、圈出震源体范围,预估未来地震的震级,实施长、中、短、临渐进式预报,逐步逼近震源……最终也许我们能够像预报海城地震一样,拯救数万生命。但现在,这一切只能留给以后了。
与此同时,我们还发现了各台站观测到的固体潮潮汐因子(观测振幅和理论振幅之比)与理论值偏差很大,观测结果与理论间的巨大偏差说明理论认识存在重大缺陷。原因在于,现有固体潮理论没有考虑实际地层中存在断层!而断层和地震间又有密切的关系。
观测数据表明,各台站对不同方向固体潮的响应并非如以前认为的是各向同性的。大部分台站的潮汐方向响应在地平面上呈“8”字形,但有的腰粗有的腰细。普遍的规律是“8”字形的长轴都和台站附近主要断层走向平行。原因是断层阻隔了潮汐应变的传递路径,造成了潮汐响应的各向异性。此项发现已发表在2007年底的《地球物理学进展》上。这项发现对地震预报研究也具有重要的意义。
按照地质学家的说法,中国大陆是由若干“活动地块”拼接成的。大地震则与“活动地块”间的相互作用关系极大。但现在我们却缺乏监测各活动地块相互作用的观测手段。GPS可以发现大范围的地面运动,其灵敏度却不足以发现各地块间的相对运动。地块间的相对运动位移量虽小,却会明显改变地块间断层的接触状态,使平静期稳定不变的潮汐响应方位玫瑰图出现明显变化。实际观测数据表明,在汶川地震前,南京江宁台的玫瑰图十分稳定,青海玉树台和格尔木台的玫瑰图就不稳定。
地震学是门观测科学,只要观测手段向前发展了,就一定会有所发现,有所前进的。
地震科学先是依靠测震仪记录不连续的地震事件来认识地球、地壳运动和地震本身;之后,引入GPS观测技术;很快发现在测震和GPS观测手段间仍存在频率盲区,又引入钻孔应变观测;现在,国际上的共同认识是:依靠测震、GPS和钻孔应变三种观测技术的协同,地球科学家终于能够在数十赫兹至数十年的全频段观测地球、地壳运动和地震了。
钻孔应变观测不仅可以填补测震和GPS间的频率盲区,它优越的高频性能,还可将三种方法总共数十赫兹的观测频宽提高两个数量级!(《深井宽频钻孔应变地震仪与高频地震学——地震预测观测技术的发展方向,实现地震预报的希望》,《地球物理学进展》2007年4期)
为了研究地震的孕育和地壳运动,GPS观测的地面位移向量数据必须换算为地面应变。钻孔应变则直接观测地层的应变张量,其灵敏度比GPS要高2~3个数量级。钻孔应变观测量的张量性质,使得单点观测就能感应到附近断层的存在。还有更多的信息正等待我们挖掘。
上面介绍了作者熟悉的钻孔应变观测技术在我国的最新发展。随着GPS大地测量技术、电磁卫星等新观测技术的飞速发展,与测震技术一起,地震预报的成功率一定会不断地提高,逐步满足社会和公众对破坏性强烈地震作出准确预报的要求。
一定要突破临震预报关
当年海城和唐山都在圈出的地震中期危险区,两地都成立了相应的地震机构,组织了测报队伍。海城发布了临震预报,唐山没有发布临震预报,后果截然不同。必须下决心突破临震预报关。
地震预报说到底是个信息预测问题。正确的预测需要足够数量与质量的信息输入。
经典惯性摆地震仪现在是地震预报人员最重要的观测工具,提供了地震预报所需信息的大部分。但是这种仪器又很不完善。在很多次地震前,许多人听到了从地下传来的隆隆地声,但地震仪上却什么反应也没有;一些大地震前,因为地面缓慢晃动大群人感到头晕,地震仪仍然什么也没有记录到。这种灵敏的科学仪器因为工作频宽限制,不能检测高频的地声和极缓慢的地面运动。
必须发展比现有地震仪灵敏度更高、频带更宽的新型仪器,以便接收“地声”之类重要的临震信息。
震前地声是重要的临震前兆,是大自然向人类面临重大灾难前发出的最后警号。在发生强烈破坏性地震时,震中区的地下会有多种惊心动魄的地声出现,对此我国丰富的历史文献中有大量记载。1830年6月12日河北磁县发生7.5级大震,震前人们听到地声如“雷吼”,若“千军涌溃,万马奔腾”,于是“争先恐后,扶老携幼,走避空旷之区”,紧接着发生了“屋宇倾颓,砖瓦雨下”的地震灾害。1855年12月11日辽宁金县发生5~6级地震,当地人民“未震之时,先闻声如雷”,于是“早已预防”,从住房里躲避出来,所以“未经压毙多人,只伤男妇子女共七名”,大大减轻了伤亡和损失。
近代许多破坏性地震前的地声更有详细的记载。大量调查资料表明,就是被认为“大震前一个前震也没有记录到”的唐山7.8级地震前,震前的地声也是明显而强烈的。据调查,距1976年7月28日唐山7.8级地震震中100公里范围内,在临震前没入睡的居民中,有95%的人听到了震前的地声。震前地声最早出现在7月27日23时左右,这些早期听到的地声比较低沉。如在河北遵化县、卢龙县,很多人在27日晚23时听到远处传来连绵不断的“隆隆”声,声色沉闷,忽高忽低,延续了一个多小时。
1970~1976年间我国发生7级以上破坏性地震7次,全部有震前地声前兆。千万不能漠视大自然给我们发出的最后警告!
地震预测被公认为是世界科学难题。其实,与地震预测类似的材料破裂的预测在工程界已得到较好解决。利用高频声发射技术,对飞机机翼大梁、大型化工压力容器、核反应堆压力包壳等重要构件裂纹扩展的检测与结构破坏的预测工作已是工程的常规操作。与此类似,将宽频钻孔应变仪布设在潜在震源四周,既监测缓慢的地壳形变活动,又检测震源区的高频极微震活动,必定会给地震预测分析研究人员提供更丰富的信息。根据材料破裂理论及声发射技术检测材料破裂的实践,唐山地震前地震仪器没有记录到前震,并不等于没有极微弱的、振动频率在目前地震仪器观测频带之外的地层微破裂、高频极微震发生。如果有灵敏度更高、观测频带更宽的仪器,很可能在唐山大地震发生前会记录到震前高频极微震或地声信息而作出某种程度的预警,唐山的灾难就会像海城那样得以避免。
我国地震预报总结出“长、中、短、临渐进式”的预报思路。在确定了中、短期地震危险区后,进一步跟踪震情发展,加密布设埋设在井下基岩中的可以监测地层微破裂高频信号的宽频仪器,会比人耳和动物更早监测到大量高频极微震和地声。对这些来自地下宝贵信息的科学分析,定能帮助震区摆脱噩运。
结束语
“自主创新是一个民族发展的不竭动力,是支撑国家崛起的筋骨。没有自主创新,我们就难以在国际上争取平等地位,就难以获得应有的国家尊严,甚至难以自立于世界民族之林。”
新中国成立,中华民族走上了复兴之路。西方的封锁、禁运没有阻档住她的精英攻下两弹一星难题。如今,国家、社会和公众将地震预报难题郑重交给了科技人员。这是社会发展迫切要求解决的问题,也是世界科学未解决的难题。面对艰巨的任务,我们一方面要认真学习,更要有独立思考、拼搏进取的精神。让我们拿起李四光开创的地应力、地应变观测这把金钥匙去开启地震预测科学城堡的大门!地震预报,路在脚下。

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震撼中国·科技篇:看不见的战线(《财经》 2008-5-26)
坐井观天 收录于2008-05-29 阅读数:
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tags:地震地震预报震撼中国财经
震撼中国·科技篇:看不见的战线
《财经》记者 王以超 王和岩 李虎军 /总第212期 出版日期:2008-05-26  共有 9 条点评
中国是惟一致力于地震预报的国家,但短期或者临震预报仍是未能克服的难题,如何在抗震减灾方面未雨绸缪,决策者不可不慎思
2008年5月12日14时28分,里氏8.0级的特大地震袭击四川省汶川县南部。短短20多秒钟的剧震,最终超过5万人永远地沉入了黑夜。
这是自1976年唐山大地震以来,中国伤亡最为惨重的自然灾害;在中国的地震灾难史上,也可以排在第五位。根据美国地质勘探局(USGS)的统计,除了唐山大地震,也只有1556年的陕西华县地震、1920年的宁夏海原地震和1290年的内蒙古赤城大地震的死亡人数超过这次汶川地震。
千百年来,地震的威胁埋伏在地壳深处,对地震的恐惧则深藏于人类的文明深处。每当我们略微有些淡忘的时候,地震就会以无比残酷的方式来展示它的存在。
地震的威胁,在可以预见的未来将与地球同在。如何更好地与这种威胁相处,就成了我们无法回避的必修课。
在这本动辄流血的“教科书”面前,我们能学到什么?
地震机理
不同板块、构造之间的持续碰撞挤压形成的断层,成为孕育地震最好的温床
地震带来的天摇地动、山川河流改变以及生命浩劫,从古到今无疑给人类留下了不可磨灭的印象。几乎在所有的古代文明中,都能找到和地震相关的记载。
早在商代,中国就有了关于地震的记录。东汉时期,公元132年张衡发明地动仪,更成为人类探测地震的起点。
对于地震是怎样造成的,从传说到历史,都有着不同的解读。在古希腊神话中,地震曾被认为是由海神波塞冬引起的。古希腊哲学家亚里士多德则认为,地震是由于有风冲出地下洞穴引起的。
直到19世纪80年代,随着现代地震仪的问世,人类才真正踏上了揭示地震奥秘之路。1906年美国旧金山大地震之后,受到圣安德列斯断层(San Andreas Fault)出现了超过200公里长“伤口”撕裂的启发,美国地质学家里德(H. F. Reid)首次提出了断层突然断裂引发地震的猜想。这个猜想随后得到了证实,并成为现代地震学一个崭新的起点。
到了今天,虽然地震具体机理的很多细节仍然存在着太多的未解之谜,但在现代科学技术的帮助下,已经可以勾勒出一个粗略的图景:
已存在30多亿年、半径约6400公里的地球,其最核心的部分为地核。地核的半径略小于3500公里,温度高达4000摄氏度至6000摄氏度。地核又可细分为内地核和外地核。内地核在地球巨大的压力下,为固体状态;而压力略小的外地核,在高温下表现为液态。
再外一层,则是同样体积巨大的地幔。主要由致密的造岩物质组成的地幔,通常为固态;但在地幔的顶部,却存在着一个岩石高温融化之后形成的软流层,这里被认为是岩浆的发源地。
整个人类文明,乃至所有的动植物,都被承载在最外部平均厚度仅为70多公里的岩石层上。至于土壤,则往往是岩石经亿万年风化剥蚀之后的产物。岩石层也就是地壳的厚度,仅仅相当于整个地球半径的百分之一多一些。如果把地球看成鸡蛋的话,把地壳比喻为蛋壳实在是个非常形象的比喻。
在地幔顶部的软流层中热对流不断推动下,由六大板块构成的地壳也处于不断的移动中。不同板块之间的持续碰撞形成的断层,成为孕育地震最好的温床。
目前,环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带,这两个全世界最为活跃的地震带,就是最典型的板间地震带。
这两大地震带分别从中国的东南部以及西南部穿过,在其策动下,中国也成为地震多发国家。不过,与日本、中国台湾等不同,中国的地震带大多属于板内地震,即由同一板块内部的不同构造相互运动形成的。板内地震绝大多数属于浅源地震,即距离地面在70公里之内,所释放的能量经过很短的距离就可以抵达地面,因此对于地面上的物体更为致命。
此次汶川大地震所在的龙门山断裂带,就处于绵延于宁夏到云南之间的一条重要板内地震带——中国南北地震带的中段,是由青藏高原向东滑动挤压四川盆地形成的。
在历史上,长达2000余公里的南北地震带,正是中国最为致命的强地震策源地。有超过半数的8级以上特大地震都发生在这条构造带上,造成20多万人死亡的宁夏海原大地震就是其中之一。
当然,除了构造运动,火山爆发、人为活动以及天体撞击等,也会诱发地震。但无论从数量上还是从破坏性上而言,这些都不是人类面临的最主要威胁。以水利工程为例,迄今为止诱发的最大规模的地震也只有5级左右,释放的能量也仅仅相当于此次汶川大地震的万分之一量级。
入地难于上天
人类地震预测的水平,还大体停留在“看云识天气”的阶段
在宏大的地震构图背后,很多魔鬼样的细节却仍然隐藏在迷雾之中。
比如,位于断层的地层错动导致了地震的发生。但实际上,这种错动包含着多种形式:有些是一个地层相对于另外一个地层突然上抬(逆冲断层),有些是相对于另一个地层下降(正断层),还有些是两个地层之间发生了水平横向滑动(走滑断层)。不同的断层表现形式,包括错动的方向,不仅很大程度上决定了地震对于地面的破坏程度,也影响着余震的走向。
中国地震台网中心首席预报员孙士研究员接受《财经》采访时表示,此次汶川地震,就是因为断层上部突然上移形成的,属于典型的逆冲断层。由于上部结构源于从西南方向滑动而来的青藏高原,因此错动的方向是朝向东北的。这就使得沿震中向东北方向,形成了一个长达200多公里的地震带。位于这个地震带正上方的地区,受害最为惨烈。
同时,他对《财经》记者表示,由于这种类型的地震很难一下子移动到位,还需要一段时间的微调才能彻底释放能量;预计在未来一到两个月内,仍有可能陆续发生多起最高可达6级左右的强余震。
中国对于地震的记录,有着数千年的历史,这对我们确定断层的位置是一笔宝贵的遗产。然而,或许还有更多的未知断层结构,等待着我们去发现。
2005年11月26日,江西九江瑞昌曾发生了5.7级地震。该地区地处郯庐大断裂带的南段,长期以来被认为是一个相对稳定的地区。鉴于这一地区发生地震的可能性微乎其微,有专家甚至建议不必对该地区进行地震监测。这次地震的发生,让中国地震局的专家深感意外,不得不重新去研究当地是否存在新的断层结构。
今年4月,随着投资超过22亿元的中国数字地震观测网络项目正式通过竣工验收,包括北京、天津、西安等在内的20个城市已经初步完成了活断层探测。然而,这也许仍然仅仅是一个起步,因为即使不在大城市周边的活断层,也同样是个巨大的威胁。
同时,鉴于中国已经探明的断裂带众多,即使要对所有仍在活跃的断层进行充分了解,也不是一项容易的工作。
地震对于整个科学界所提出的挑战,远远超越了断层本身。虽然人类早有地震的记录,但真正能够对地震的孕育、发生机理进行比较精细的研究,比如通过卫星定位技术来观测地壳形变程度,还是近20多年的事情。
中国自20世纪50年代中期,才开始建立现代意义上的地震监测网络,至今台网密度仍然大大低于日本、美国以及中国台湾。这就使迄今为止获得的有效观测数据,远不足以揭示在不同环境下、不同时间段以及不同震级下地震具体的孕育机理,遑论具体预测地震爆发的时点。
在悲观者看来,作为一个无比复杂的系统,地震具有典型的不可预测性。任何微小的细节差异,都可能极大地影响最后的结果;而决定细节的,却往往是那些我们不可控或者说不可知的因素。
中国地震局地球物理所研究员陈学忠在接受《财经》记者采访时坦言,最起码就目前而言,虽然有诸多探测仪器的帮助,人类地震预测的水平,还大体停留在“看云识天气”的阶段。
回顾历史,人类对于天气预报的渴望也曾和地震一样强烈。蜀国丞相诸葛亮“借东风”的故事被广为演绎,就最为真切地反映了这种诉求。然而,必须承认的是,人类天气预报水平的大幅度提高,一直到探空火箭、气象卫星等问世之后,才初步得以实现。
遗憾的是,入地比上天要困难得多。包括中国在内,一些国家都在进行地壳钻探试验,不过,中国科学技术大学地球和空间科学学院倪四道教授对《财经》记者表示,这或许有助于我们了解地壳的结构和组成,但距离真正揭开地震的秘密,仍十分遥远。
残酷的错过
南北地震带这条危险的走廊,近些年来一直是中国地震工作者关注的重点
早在1966年,邢台地震之后,时任国务院总理周恩来交给地震工作者一个艰巨的使命:在一代人的时间内解决地震预报问题。或许当时连他本人也没有意识到,这个使命竟然会如此艰难。
1975年2月,辽宁海城大地震预报成功,为中国地震工作者带来了巨大的荣誉。尽管在国际上看来,这次惟一的地震预报成功,是如此地缺乏完善而系统的理论体系支撑,但成功者是不应该被苛责的。
但随后,1976年7月28日,唐山大地震造成24万多人罹难,却使得中国地震预报工作瞬间坠入黑暗。此次汶川特大地震再次被错过之后,网络上不少人甚至愤怒地建议把中国地震局迁建到北川县城的废墟上。
“这次地震之后,搞预报的人很难受,很多人都没了信心。”中国地震局一位不愿透露姓名的专家告诉《财经》记者。
的确,这种宿命式的悲剧,实在是让人难以承受之重。
其实,南北地震带这条危险的走廊,近些年来一直是中国地震工作者关注的重点。业内普遍的看法是,川滇地区的地震危险程度要高于华北地区。
中国地震台网中心首席预报员孙士在接受《财经》记者采访时表示,过去几年中,他们已经注意到未来南北地震带震情的严峻性,并成立了专门的震情跟踪组。据悉,中国地震局对此也进行了长期预测。
2006年第6期的《中国地震》杂志上,成都理工大学的易桂喜等人通过对该地区过去28年的台网资料研究后指出,龙门山断裂带的绵竹-茂县段,由于处于高应力积累背景,从中长期来看属于最容易发现强震的地区;处于该断裂带最北缘的江油-平武段,未来也有发生中强震的可能。不过,该文也给出一个错误的判断,即认为北川段、汶川段仍处于低应力水平下的小震状态,因此中长期发生强震的可能性并不大。
在2007年12月的《四川地震》上,易桂喜再次对于四川以及临近地区发生强震的危险性提出了警告。他提醒说,自2003年大姚地震后, 在四川及邻区强震平静近四年的背景下, 最近两年相继出现的四川地区中等地震活动增强现象,或许预示着四川及邻区在未来不太长时间内,“发生六级以上强震的可能性较大。”
2007年7月17日,《构造》(TECTONICS)杂志上一篇名为“青藏高原东部边缘北川和彭灌断裂带的活动构造”的文章,也明确指出了龙门山断裂带存在的风险。
该论文作者之一、成都理工大学沉积地质研究院教授李勇在接受《财经》记者采访时称,结合现场考察和影像资料分析,他们认为组成龙门山断裂带的三个断裂带——无论是前山断裂带(即茂县-汶川断裂带)、中央断裂带(北川-映秀断裂带)、还是后山断裂带(彭灌断裂带,灌县即现在的都江堰),均已经具备发生大地震的能力,可能给人口稠密的四川盆地造成威胁。
他对《财经》记者解释说,在过去300多年中,龙门山断裂带几乎没发生过大地震,受到关注比较少;但他们的研究却发现,过去几十年这条断裂带已经逐渐进入活跃期,足以形成严重的地震灾害。
也有地震学者根据经验的周期规律,尝试着对该地区地震的可能性进行探索。2002年12月出版的《国际地震动态杂志》上,中国地震局地球物理所研究员陈学忠指出,从2003年开始,就应该警惕四川地区发生7级以上地震的可能性。
他在接受《财经》记者采访时指出,从2001年,他就开始关注四川大地震的周期问题。从1800年至今,四川7级以上地震发生的时间间隔平均为16年,最长也没有超过34年。但自1976年之后,四川省就再也没有发生过7级以上地震;如果这个规律存在,那就意味着爆发时间已经进入了倒计时,即不会迟于2010年。
最终事实证明,在松潘大地震32年之后,四川再遭强震之劫。
不过,陈学忠也向《财经》记者强调,自己的研究,仅仅是一份中长期预测。并不能以此来指责地震局存在漏报,毕竟,临震预报比中长期预测要难上加难。
临震难断
在现有技术条件下,能够准确地做好临震预报,既不虚报又不漏报,几乎是一个不可能的任务
地震发生后,尽管互联网上、社会上有众多传言,但据《财经》记者了解,目前仍没有确凿的证据显示:任何机构和个人在汶川特大地震发生前,明确地向中国地震局传递过临震预报的信息。
中国地震局监测预报司副司长车时在接受中国地震信息网专访时,也强调了这一点。
作家钱钢在《唐山大地震》一书中,描述了原北京地震队耿庆国曾经成功地预测了唐山大地震的细节。有消息称,目前作为中国地球物理学会天灾预测专业委员会研究员的耿庆国,在汶川地震发生之前的4月30日,曾正式给中国地震局发“密件”,并预测四川阿坝地区发生7级以上地震的危险点,在5月8日前后的十天内。
就此,中国地震局有关人士告诉《财经》记者,4月30日的“密件”确有其事,但中间只提到“在一年内(2008.5-2009.4),仍应注意兰州以南,川、甘、青交界附近可能发生6级-7级地震”这一中长期预测。至于5月8日这个临震预报内容,并不包含在“密件”中;这一临震预报是否在天灾预测专业委员会之前的会议上讨论过,他本人也并不知晓。
《财经》记者试图联系耿庆国本人以确认此事,但其电话始终无人接听。
中国地震台网中心首席预报员孙士在接受《财经》记者采访时表示,目前地震短期或者临震预报,仍然属于不得已的经验预报。在既缺乏大量的丰富的地震前兆信息,又缺乏宏观异常的情况下,是不可能做出的。
由于地震孕育过程中存在应力变化,科学家普遍认为,这种变化肯定会通过电磁、水氡含量等微观数据表现出来,即有地震必有前兆。通过设立前兆台网,观测并记录这些异常数据,就可以帮助判断是否应做出临震预报。
目前,中国建立了近300个数字前兆地震台站,可对重力、形变、电磁以及流体等前兆信号进行监测。但孙士告诉《财经》记者,大地震之前应该有大量的前兆观测数据,但此次地震前兆观测信息量非常少,这也给做出判断带来了极大的困难。
实际上,宏观异常也是另外一种前兆,包括地下水、动植物乃至天气的异常变化等。很久以来,人们就注意到大地震发生之前,动物普遍存在异常行为。比如地震出版社1979年出版的《唐山地震》一书,记录了地震工作者对唐山地区及周边48个县进行的调查,共搜集到地下水宏观前兆异常868例,动物宏观前兆异常2093例。在大家熟悉的鸡、猪、鼠、猫、狗、羊、鱼、黄鼠狼等动物异常反应中,鱼的反应最明显,占100%;猪最迟钝,占34%。
《财经》记者在汶川大地震现场,也多次听幸存者提到动物的反常行为。在此次受灾严重的绵竹汉旺镇,一位名叫王华的卡车司机对《财经》记者证实,地震前,当地确实如媒体所报道的那样,发生过大量癞蛤蟆(蟾蜍)涌上公路的情况;地震前一天,他还亲眼目睹了不仅许多癞蛤蟆、连蛇也往公路上窜的场景。
汉旺镇大北岭村村民王张全也对《财经》记者表示,5月12日中午,在地震发生前不久,本来在庄稼地里嬉戏的狗突然围着他们狂吠起来,然后就狂奔而逃。
在青川县关庄镇、广元市元坝区等多个地方,均有幸存者声称,在地震之前数天,许多狗就彻夜长嚎如哭。而就在地震发生前的当天中午,不少原来报晓的公鸡也加入了莫名啼叫的行列。
但迄今为止,由于仍然无法在动物异常行为和地震之间建立持续的、可以信赖的联系。因此,在接受《财经》记者采访时,大部分专家都对仅仅依据这种行为进行预报持谨慎态度。
这或许就意味着,只有具有典型的前兆,甚至前震的地震,才有可能进入临震预报行列。但不幸的是,起码从目前披露的信息来看,汶川大地震并不在此列。
很多专家在接受《财经》记者采访时均表示,在现有技术条件下,能够准确地做好临震预报,既不虚报又不漏报,几乎是一个不可能的任务。
预防重于预测
在整个减灾战略中,最重要的一块,就是确保建筑安全
在上述情况下,强调预报和减灾两条腿走路,就更显必要性。
以美国为例,其地质勘探局(USGS)从未将地震预报纳入自己的工作范畴。除了基础性研究,推动和统筹整个预防性的抗震减灾工作,是其最主要职责。
早在1977年,美国地质勘探局就和美国联邦应急委员会(FEMA)、美国自然基金会(NSF)以及国家标准与技术研究所(NIST)一起,启动了国家地震减灾项目(NEHRP),以确保各个联邦政府部门都能认识到地震灾害的重要性,并在全社会推动抗震减灾意识。所有联邦机构,都必须在两个方面为地震做好准备:第一,如何确保地震发生时自己的机构和员工安全;第二,如何确保地震时仍正常行使其职能。
在整个减灾战略中,最重要的一块,就是确保建筑安全。因为建筑物倒塌,往往是地震致死的最主要因素之一。
为此,从1990年至今,美国地质勘探局每六年都会更新一次全国地震灾害图。在今年最新公布的版本中,就集成了过去六年在地震、地质以及断层、地面震动等领域的最新进展和研究成果。这些信息,不仅供联邦、州政府在进行开发规划、建筑抗震标准执行时参考,也免费向公众提供,以便让公众知晓自己所在地区的地震风险状况。
早在1994年,美国就在《地震活断层划定法案》中,规定建筑物必须远离活断层。同时,美国也会根据建筑物在新的地震中暴露出来的问题,以及日本等国家的经验,及时对现有的建筑抗震规范进行修正,并确保执行。
然而,在中国,虽然早在1957年,中国地震局就制作出了第一份全国地震烈度区划图,2001年发行了第四版(更名为中国地震动峰值加速度区划图),但据《财经》记者了解,普通公众却无法从其官方网站上或者通过其他方式,免费获得这一图表,并方便地了解自己所处地方的地震风险。
按照建设部规定,目前无论何种建筑结构,都必须达到2001年颁布的抗震设计规范。如北京地区的普通民用建筑,必须达到能抗烈度为8度的地震的水平。但是,其执行程度如何是一个未知数。
此次汶川大地震,在一些靠近震中的地方,烈度甚至达到了10度、11度,远远超出了当地6度或者7度的设防标准,因此很难简单地在房屋倒塌和建筑质量低劣之间画等号。然而,一些学校教学楼的垮塌,并导致大量的人身伤亡,仍引起了人们广泛的关注。
迄今为止,中国地震局仍未公布此次地震发生后周边地区详细的烈度分布。目前,对于四川省都江堰市聚源中学所遭遇到的地震烈度,还不得而知。该中学两栋教学楼在地震瞬间的垮塌,已经夺去278名学生的生命,并有11人失踪。
然而,《财经》记者在现场看到,由于距离震中较远,聚源镇的房屋基本没有被震垮;即使在校园外数百米处,一个水厂用红砖砌成的高约十几米的水塔,虽然出现了裂缝,却仍然耸立着。按照常理,同样一个地方,地质条件和遭遇到的地震烈度,应该是基本类似的;出现如此截然不同的结果,不能不让人们既悲且怒。
或许,震区众多中小学校舍垮塌真相如何,仍有待建设部最终的调查结论。但在确保学校公共设施的安全立法方面尽快采取行动,已经时不我待。
1933年3月10日,美国加州长滩曾遭遇6.3级地震,造成230栋学校建筑被毁、损坏或者变成危房。地震发生时因为是凌晨,未有孩子因此伤亡。尽管如此,短短30天后,加州就出台了影响深远的《菲尔德法案》(Field Act),以确保学校建筑的抗震性能。
茫茫前路
采用类似天气预报的做法,对地震预测信息采用“几率为百分之多少”的方式进行公示,这或许可以大大化解政府过分控制信息所导致的责任风险
在地震预报这条漫漫长路上,中国已经跋涉了40多年,现在或许到了一个十字路口。毕竟,就全世界而言,地震预报真正的长期实践者,只有中国一家。日本曾经一度在东京都地区进行过地震预报,后来也停止了。
在这场灾难面前,很多地震工作者内心五味杂陈。但在接受《财经》记者采访时,大部分人都坚持认为,中国仍应把地震预报工作进行到底。
中国地震台网中心首席预报员孙士对《财经》记者强调,中国和美国国情不同,地震高发地区大多分布在农村;仅仅依靠提高设防标准来应对地震灾害,从经济上也很难承担。
中国地震局地球物理所研究员陈学忠也持类似的观点。中国经济实力仍很薄弱,加上人口基数大,仅仅采取被动设防的方式,或许仍难以避免较大的伤亡发生。
而要实现预报上的突破,在他看来,仍然需要依赖于技术上的突破。“在地震发生之前,肯定会有异常。只是我们现在的监测技术还不行,或者说我们的监测思路存在问题。”他对《财经》解释说。
地震预报在走向真正的曙光之前,或许首先要突破一个制度上的死结:如何化解具有科学探索性质的地震预报与行政性质的信息发布之间的内在矛盾。
根据1997年通过的《中华人民共和国防震减灾法》,地震短期预报和临震预报,均应由省、自治区、直辖市人民政府按照国务院规定的程序发布。任何单位或者从事地震工作的专业人员,关于短期地震预测或者临震预测的意见,应当报国务院地震行政主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构,不得擅自向社会扩散。
在实际操作中,这就意味着“学术正确”与“政治正确”被牢牢捆绑在一起,误报可能产生的成本也被人为放大了。
一位不愿透露姓名的业内资深专家对《财经》记者表示,毕竟地震预报不是一个工程问题或者技术问题,存在着很大的不确定性,有时还要随时间进行调整。
“既然地震预报本质上是个科研工作,就应该以科研的态度去对待。你不可能超越其能力,在准确性上过于苛求,这样反而有些畏手畏脚。”他强调。
清华大学公共管理学院应急管理基地在针对此次汶川地震的政策建议中指出,既然临震预报仍存在相当大的难度,或许可以更加重视发布一定区域的中长期地震预报,以便让社会各方对所在区域未来可能的地震风险及早认知,并自发采取相应的准备举措。
当然,如果能比较准确地做临震预报,也可以考虑采用类似天气预报的做法,对地震预测信息采用“几率为百分之多少”的方式进行公示。这样既可以大大减少防震减灾方面的脆弱性,也可以大大化解政府过分控制信息所导致的责任风险。
毕竟,现有的地震具体机理仍不完全,应允许研究者在适当的范围内大胆试错,甚至在公共媒体上阐述自己的学术观点。比如气候异常和地震之间的关系,比如地震到底是否存在严格的周期性等。或许,这些联系也还是非常肤浅和表面的,但时间终究会还原一切。
除了地震预报和减灾预防,从技术上而言,需要做的还有很多很多。中国科学技术大学地球与空间科学学院倪四道教授对《财经》记者提醒说,对于可能造成巨大破坏的大的地震带,我们仍然还了解得太少,应该集中力量加以研究。
“我们仅仅知道它们的潜在危害,却不知道其规律,这是非常危险的。”他强调。
汶川大地震最终将远去,但没有人知道,中国是否又在进入一个地震活跃期。
从1966年到1976年间,中国曾先后发生过14次7级以上大地震,其中收尾的就是唐山大地震。从2001年11月的新疆昆仑山8.1级大地震之后接近七年的时间内,中国大陆未发生一起7级以上地震。但进入2008年之后,先是3月21日在新疆和田发生了7.3级地震;仅仅两个月之后,汶川8.0级大地震突然爆发。
包括华北在内,到目前仍相对平静,但有识者仍然提醒说,不要忘记当年唐山和今天汶川的教训。或许,“平地里起惊雷”也是强震生态的一种。
倘若如此,在悲痛之后,留给我们真正去反思、去准备的时间,或许并没有想像得那样长久。■
本刊记者张映光、于达维、王真、陈中小路、欧阳洪亮、罗文胜对此文亦有贡献
http://www.caijing.com.cn/20080526/65227.shtml
文章来源:http://bbs.cyol.com/viewthread.php?tid=83559
科学网—中国地震研究的体制之惑赵痴 收录于2008-06-14 阅读数:27   收藏数:2
中国地震研究的体制之惑
汶川地震后,有关中国地震预报体制的反思一直没有停止。
“体制”既具体又抽象,反思的基础在于近距离观察它的运行状况,因此,来自“体制内”或者熟悉它的人的独立思考显得尤为可贵。
而反思,就是相信“体制”的惯性现状应该或者能够被改变,并为之提供新鲜的思考。近日,《科学时报》记者就此分别采访了国家汶川地震专家委员会成员、中国工程院院士赵文津,中国地震学会地震观测技术专家委员会委员、河南省鹤壁市地震局前局长池顺良等。
地震预报需要多家联合,
多路探索
谈到地震预报的管理体制问题,赵文津表示,地震首先是地壳运动的表现,研究最多的是国土资源部和中国地震局,中国科学院和教育部也有研究力量。有观点认为,气象因素也与地壳能量有关,与岩石圈、水圈、生物圈的相互作用有关,地震发生也会反映在局部气象异常上。但是现行的地震预报体制中,有关统一的地壳的自然现象的研究却被人为分割成若干个部门,这对地震预报十分不利。
赵文津认为,地震预报研究是一个大系统工程,要全国共同努力,形成国家优势,一家独搞是很难胜任的,也是最不可取的。除中国地震局仍按原定规划开展工作外,国土资源部、国家测绘局、教育部、中国科学院、民政部等部门都有各自的业务专长,应将这些部门组织进来,群策群力,共同攻关。
2004年,时任国家地震局局长的宋瑞祥在香山地震预报发展战略研讨会上曾指出,地震预报攻关需要科学集成、大科学集成。毫无疑问,实现这样的目标首先需要打破部门之间的壁垒。
2007年,赵文津曾就此问题专门向有关部门提交建议,应加强地震预报基础研究工作,开展多路预报工作途径的探索。“不能再人为地将统一的地壳活动自然现象分隔开来研究,你做一遍我再做一遍,造成浪费,应由中国地震局、国土资源部、教育部和中国科学院联合主持此事,共同成立领导小组推进。”
此次汶川大地震之后,国务院迅速成立了国家汶川地震专家委员会或许可以看作对这种思路的体现。来自地震、地质、灾害、环境、气象、水利等10个部门的30位专家将分别从强余震、南北带地震构造、地震机理、灾害评估、次生灾害、灾区重建等6个方面开展调查和研究工作。
割裂的地震预测体制
汶川地震后,对我国地震管理体制的讨论不断见诸网络。一位地震局系统专家在接受《科学时报》记者采访时表示,“地震局本来更应该作为研究机构存在。地震预测预报最关键的一点就是科学挂帅。”
但由于科研管理与布局决策的局限,即使无人否认,科学挂帅也并未收获理想效果。众所周知,前兆观测是实现短临预报的关键,但现行地震观测体系却并不十分重视前兆观测台网的建设与发展。一位地震局系统知情人士告诉记者,拿前兆观测的重要手段——钻孔应变仪台站布局来说,现在的布局并不好,不是科学挂帅的决策结果。本来大地震多发生在地震带上,可实际上现有的台站是“撒胡椒面”,各省都有几个。虽说各省都有自己的震情,但四五级的地震全国范围内都有;而真正的地震预报是大震问题,地震带才是重点,但在地震带上部署的台站并不多。
据记者了解,钻孔应变监测是从李四光倡导的钻孔应力监测演变而来。几乎所有研究人员都认为应力变化与地震有直接关系,可见这种监测的重要性。但为了管理上的方便,近十几年,这种监测手段被归到形变学科。
尤其是近几年学科管理体制的改变,导致这种手段的实际管理者和研究者在一些重要的决策中失去了发言权,甚至没有正常的途径接触监测数据,严重威胁这种手段的科学发展。此次汶川地震因为震中区没有台站,没有捕捉到直接的地震前兆信息,让有的专家深感痛心,“连唐山地震时的观测都不如”。大地震发生后两天,“十五”期间建设的大量有关台站的监测数据才到达相关台站管理和研究人员手中。
与此形成鲜明对比的是,美国板块边界观测计划(PBO计划)的所有数据全部是开放的,在河南省鹤壁市,从地震局局长的位置上退休后依然忙于地震预测研究的池顺良告诉记者,自己通过互联网可以从家里很方便地获得PBO项目的全部数据。他表示,“这样的数据是不允许垄断的,有很多自然科学家对地震预报感兴趣,应该充分调动起来,共同研究分析,具体问题可以讨论。如果中国也是这样的情况,效果就可以大大提高。”
更让人担心的是,现行地震预测预报体系被人为分割的比较厉害,这被某知情人士描述为“搞观测是一拨人,搞研究是一拨人,搞预报是一拨人,搞管理是一拨人”,不是一个研究体系在运作。虽然也强调结合,但通常效果并不好。“只有作研究,才知道数据怎么回事,才会懂得管理。现在管理、研究都是分开的,预报人员很忙,都在会商,甚至没多少时间研究。很多搞研究的人又通常很难拿到数据,真正拿到数据都不知道怎么用。各环节衔接不顺,严重影响了地震预报研究的效率。”
日前,接受在《南方人物周刊》记者采访时,中科院院士马瑾也谈到了类似问题:“本来呢,地震研究这一摊事,有人搞设备,有人想问题,有人作实验,有人作观测,他们能够组合成一个整体,有一个总指挥就行,但有的人觉得,你要当个负责人,他怎么办?他不能当负责人就提拔不了,当不了研究员。那么好吧,所有的事情大家分摊,现在大家都当负责人,谁也不听谁的,都只能做小题目。现在的机制把所有人都变成一种类型的人了。地震研究本来就有很多分工,大家应该结合起来,资料共享,判断不同分工的人应该有不同的标准,各人有各人的事情,得有一个统一的组织,建立一个协调的机制来对付地震。”
池顺良在接受记者采访时表示,地震的研究、监测、预报和管理四个部分人为割裂,对每个人发展不利,对地震预报工作发展百害而无一利,看资料的人不知道仪器怎么回事,分析预报的人不知道数据怎么来的,这是相当畸形的体制。如果说地震预报工作是已经成型了的产品的生产,这种分工方式或者可行,但地震预报还是探索性很强的科学研究,这种分工僵化的体制肯定要坏事。地震一旦袭来,地震系统的反应就会太迟钝,不适应作战需要。
科学预测与风险决策
宋瑞祥曾经指出,成功的地震预报是科学的预测和政府风险决策的结合,两者缺一不可。
在谈到科学预测的问题时,宋瑞祥特别强调要重视基础台站和小人物的意见,“大科学家有他的伟大之处,但是'小人物’特别是一线人员,长时间在台站工作,观测的东西比较多,他可能很敏感。而他们的这些信息传到北京来,有些人可能认为无所谓,甩弃不用,这都是不正确的”。
宋瑞祥强调,“一定要重视他们的意见。问题常常是这样的,大医院看不好的病,不等于小医院看不好,土郎中也不等于不行。如果把这些东西积累起来,不就形成一条慢慢向自由王国走的道路了吗?”
但在实际中,由于种种原因,这种理念的贯彻并不理想。许多非主流的地震预测学者用各自的方法预测地震,往往得不到承认,甚至被斥为“伪科学”。
池顺良告诉记者,现在地震学界有一种不好的倾向,说地震不能预报的是科学家;说地震能预报的,就被认为是土包子或者是伪科学。你说你能预测地震,就有人瞪着眼睛用奇怪的眼神看着你。
周恩来总理曾在邢台地震现场留下一句话:我们不能只留下地震史实,要抓住地震现场不放,希望你们这一代搞出地震预报。这句话曾经激励了一代勇于担当历史责任的地震研究者。但现如今能够从“现场”出发、从事实出发认真研究问题的人似乎越来越少,当地震研究者开始以观点划分派别时,对于科学事实的追求必然会大打折扣。此前有论者指出,从地震预测、预报意见的形成,到地震预报意见的评审,都离不开科学家的责任与良心。如果科学家不作为,则会陷政府于不仁,陷自己于不义,陷黎民百姓于水火。
当然,不可否认,地震预测是世界性难题,尤其是作为一个科学研究的过程,在有关物理要素并不清楚的前提下进行预测,其结果往往具有多样性。因而在政府作出排他性的地震预报决策时,无疑是高风险的。
对于政府风险决策,赵文津在接受记者采访时表示,现阶段地震预报风险性很大,但又不能不报,决策者责任大、压力大,而决策者及时作出决定又是产生防灾减灾实效的关键所在。当前,应研究如何使领导者敢于及时作决定,敢于承担必要责任。这方面,唐山大地震的失败与青龙县领导的成功经验都是非常宝贵的,应很好地加以总结,不能再讳疾忌医了。
日前,学者陈绥阳撰文指出,地震预报决策的要素不仅仅是一个科学性,尤其是几个方案都有一定的依据,而科学理论又不能给出唯一的判据时,决定预报方案的要素,往往是政治的或者经济的、社会的,甚至是决策者心理的要素在起决定性的作用。既然当前地震预报工作不能在科学理论与实践均完备后才进行,那就应当研究“建立地震预警系统”,研究恰当的决策机制和分区、分时、分层次的预报机制。
当然,问题的另一方面则是,在完善国家灾害危机管理体制的同时,还应加强对国民的危机意识培育。2003年的非典疫情,以及2008年初南方雨雪冰冻灾害和此次汶川大地震接踵而至,已经充分暴露出国民危机教育的缺失。如何安然于一个高风险的年代?除了建立及时有效严密的预防体系、更加稳固的基础设施与有效的制度安排之外,我们还应该期待在这多灾多难的大地上挺立起具有良好素养的国民,这将能在很大程度上对冲政府风险决策带来的不确定性,同时使我们的民族在灾难中依然保有延续文明的能力与信心。
(赵痴 的分类目录 [我的图书馆])
科学网—地震预报,路在何方?赵痴 收录于2008-06-10 阅读数:11   收藏数:1
地震预报,路在何方?
“科学理论不应该只是已知世界的家政服务员,一种好的科学理论还应该是一把用来开启未知世界大门的钥匙。”
地震到底能不能预报?汶川地震后出现了对立的声音:一方搜索各种相关文献,将那些警告龙门山地震危险的文章一一公布,以证明地震局失职;一方则以科学权威的身份指出,在现今科学水平下,短临预报成功率很低,即使人们津津乐道的海城预报,也有“运气”的成分,现在不应对预报(尤其是短临预报)寄以不切实际的希望,而应在地震监测网站上加大投入,以期若干代人后,或许能攻克这个世界难题。
看来,地震预报是个尚未取得共识的学术领域,让我们从研究思路着眼,领略一下学者们在这条道路上走过的艰难历程。
回顾过去的地震预报研究,可以识别出研究中的三类主要思路。
思路一:构造运动
地下岩层突然发生断裂,在极短时间内释放出大量的能量,产生了地面位移和错动并辐射出地震波。构造地震就是这样产生的。这个概念叫做地震的断层成因论。多数地震学专家对此都无异议,差不多已成定论。
至于断层的产生,一般都假设是由于构造运动使地球内部的切应力慢慢积累并在某些地区集中。当积累的应力超过一定限度时,便产生了断裂。这样,地震活动性就与最新大地构造形态发生了联系,即是说,地震应发生在构造差异运动最显著的地区。
沿着这一思路,地震预报的基础是摸清构造运动的态势。1967年初,李四光提出要调查和鉴定现今还在活动的构造带和构造体系,确定活动的程度和频度,进行地应力场的分析,找出确有发生地震危险的地带或地区。1970年编制完1∶400万《中国主要构造体系与震中分布图》。成图后,在20世纪70年代,我国发生7级以上地震共l4次,其中有10次发生在该图预测的危险区域或边缘,即该图覆盖了71%的强震发生区域。此次汶川地震就发生于早已发现的龙门山断裂带。
摸清断层分布后,就需要检测各板块或地块的相对运动,发现那些挤压或拉伸最强烈的断层,它们可能就孕育着地震。
由于当时的技术手段还无力精确、可靠地监测板块或地块的相对运动,可行的选择是监测这种运动的后果——应力异常。邢台地震后,地质部地质力学研究所在李四光指导下,立即在河北隆尧尧山建立了压磁地应力观测站。到1976年唐山地震前后,我国共建立110个地应力观测站。
1966年3月22日河北宁晋发生7.2级震,震中烈度10度。震前十几小时,尧山压磁地应力观测站获得了一个突然加压,地应力曲线呈“膝”状的压力信号,提示了地震与地应力异常的相关性。
1969年谢挺通过河北省里坦镇一个4级多地震地应力状态变化,在世界上第一个提出:地应力曲线的“凹兜”异常主应力方向可以指向震中,多台可交汇震中。
1971年一季度,地震地质大队运用“凹兜”负异常及其异常主应力方向交汇震中区,基本正确地预报了在山西、河北交界南段发生的3个4级左右的地震(2月22日黎城4~3级地震、3月1日临城4.4级地震、3月16日巨鹿4.0级地震),当年6月3日20时,地震地质大队向中央地震办公室上报《地震预报登记卡》:
时间:1971年6月4日~6月l2日。
地点与震级:
1.昔阳、长治、平遥、临汾连线范围发生5级左右或3.5~4级震群。
2.渤海地区(包括辽宁、长海)发生4级左右。
结果是1971年6月5日发生了4.8级和5.2级地震,震中距昔阳30公里。这是中国及世界上第一张预测破坏性地震三参数基本正确的文字地震预测记录。
2004年12月,中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室尹祥础在《力学与实践》第26卷第6期上发表《地震预报的新途径 加卸载响应比理论》,提出:
“地震的孕育过程就是震源区介质的损伤、演化、破坏过程。这一过程主要是力学过程,抓住这一点就抓住了问题的本质。”
“如果材料的受力单调增加,材料将分别经历弹性变形、损伤、失稳等过程。弹性变形的最本质特征为其可逆性,即加载过程和卸载过程是可逆的,因而,其加载响应率和卸载响应率相同,损伤过程的本质特征与弹性过程相反,具有不可逆性,反映在本构曲线上,其加载响应率大于卸载响应率,这种差异反映了材料的损伤或劣化程度。”
他用岩石作破坏试验,以岩石在压力下的声发射作为响应,计算其加卸载比。试验证明,在弹性变形区间,加卸载比在1附近波动,在试件破坏前夕加卸载比显著上升。论文提供了用此法预测1990~2002年底北京地区4.5级以上地震的效果,预测的准确率高达80%。
类似地,民间学者孙威也从岩石破坏试验和加载、卸载角度研究,但他选择的“响应”是用自制仪器记录的地应力,并用多个站点交汇出可能的震源。在孙威的网站上公布了自2003年以来,自己所作5级以上地震短临预报与实际发震对应情况。在其2008年4月28日的预报中,预报了5月7日有地震;在其2008年5月7日的预报中,又预报了5月14日有地震,但两次预报图中交汇的预期震源都远离5月12日的震源——龙门山断裂带,根本就不在中国大陆上,且震级最高的也不到6级。(http://www.mdcb.net/EQPrediction.asp)
思路二:由前兆找机理
第二种思路认为构造运动不足以解释地震,应从前兆与地震的对应关系中寻求其他解释。
美国地震学家李克特在《地震学初步》中就指出过,真正伴有明确的成因断层的大地震,观测到的并不很多,典型的有日本浓尾地震(1891年)和美国的旧金山地震(1906年),但是更多的大地震是找不到成因断层的,看到的断层多半是次生的,即是说,它们是地震之“果”,不是地震之“因”。
1976年的唐山大地震时,人们在震中区发现了很长的断层,但是在断层上打钻,证明它是很浅的。一个很浅的断层,即使很长,也未必能产生那样大的地震。所以它很可能只是地震的次生现象。
根据断层成因的概念,大地震应该发生在大地构造差异运动较强烈的地区,因此地面上可以观测到的构造差异运动的痕迹就成了估计一个地区的地震危险性的一种判据。但事实上,大地震往往并不发生在有明显差异运动的地方,1966年之前,邢台地区就未发现明显的构造差异运动。
虽然几十公里长的断层所释放的能量是可观的,但分布得也很广。如何能集中在局部地区以产生山崩地裂的破坏,其物理机制也还不清楚。(见《傅承义谈地震》1988年《科学》32卷2期)
这次汶川地震,我国在构造运动方面的监测能力已大大增强,2001年启用的中国地壳运动观测网络正式运行7年,每年超过0.5毫米的移动就能测出。据美国地质勘探局地震学家露西尔·琼斯称:龙门山断层带属于活跃断层,以每年若干毫米的速度在移动,今年的研究记录显示,它今年来每年移动15毫米。(《美国地震专家:短期临震预报是世界性难题》2008年5月20日新华网北京)。
尽管如此,在5月16日人民网强国论坛的访谈中,中国地震局原副局长何永年仍表示:
“对于地震预报来说,研究人员有发现地震前兆的手段,但是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。”
看来地震预测不能吊死在一个理论假说上。
傅承义院士于1971年提出关于地震成因的红肿假说:震源区是破裂区,前兆异常场区域是红肿区。根据这样的假说,地震预测的重点应是寻找与地震相关的前兆信息,并试图作出解释。
北京市地震队耿庆国从史料中寻找地震与气象的关系,发现:
“6级以上大地震的震中区,震前1~3年半时间内往往是旱区。旱区面积随震级大小而增减。在旱后第三年发震时,震级要比旱后第一年内发震增大半级。”
1972年11月,在山西临汾召开的地震科学讨论会上,耿庆国据此提出了“旱震关系大地震中期预报方法”。他对旱震关系的解释是:因为地热的变化,引起不容易降雨。事实上有相当多的地震前兆研究在关注地表热辐射。
1975年1月15日,在全国地震趋势会商会议中国东半部组讨论会上,傅承义认为:
“旱震关系是红肿假说的最好的证据——震中所在的特旱区是红区,而大面积旱区则是肿区。”
耿庆国据此作出了一系列的大震的中期预报,涉及的地区包括北京、天津、石家庄、太原或包头、张家口、唐山、沧州、邯郸、介休、大同、银川、固原,以至于被人称为“敢报大震的人”。
旱震关系解决的是中期预报,耿庆国又从气象角度研究短临预报的方法,1975年5月写了第一篇有关论文,在北京市地震队内外进行交流,正式提出地震前30天内的短期临震气象要素五项指标异常的概念、特征及其震例。他据此预测了唐山地震,时间在30天范围内,地点在京、津、唐、渤、张地区。
其实,民国年间《重修隆德县志》总结出的“地震之兆约有六端”,也属此类:
一、井水本湛静无波,倏忽浑如墨,泥渣上浮,势必地震。
二、池沼之水,风吹成谷荇交萦,无端泡沫上腾,若沸煎茶,势必地震。
三、海面遇风,波浪高涌,奔腾萍淘,此常情。若风日晴和,台飓不作,海水忽然绕起,汹涌异常,势必地震。
四、夜半晦黑,天忽开朗,光明照耀,无异日中,势必地震。
五、天晴日暖,碧空晴静,忽见黑云如缕,蜿如长蛇横亘空际,久而不散,势必地震。
六、时值盛暑,酷热蒸腾,挥汗如雨,蓦觉清凉如冰雪冷气袭人,肌之为栗,势必地震。
其中的“天晴日暖,碧空晴静,忽见黑云如缕,蜿如长蛇横亘空际,久而不散,势必地震”,以后就发展为“地震云预测法”。有了卫星云图后,就有人专门观察卫星云图,试图寻找地震的征兆,如民间学者寿仲浩,还曾连续在网络上公布自己据此作出的预报(http://quake.exit.com)。
“九五”期间,我国还在华北、西北、西南等地建立了卫星遥感观测站,接收卫星图像数据,开展相应区域的热异常监视。这或许可视为“红肿假说”的新实践。
沿着这一思路,还有很多研究方向,如地电、地磁、地形变、地下水、动物行为异常、磁暴、天文等等。
思路三:数据导向
1996年,美国学者S.G.Eubank从复杂性科学角度研究地震预测问题,他提出:传统物理的建立模型是试图依据在小尺度范围内得出的物理学定律来解释和预测大尺度事物的性质。对于复杂系统来说,上述方法不大适用。他提出应建立从数据出发的模型(data-driven mode1),但没有提供实例和具体方法。
在我国的实践中,有人直接利用统计理论进行地震预测。如中国地震局地球物理研究所陈学忠,发现自1800年以来,四川地区7级以上地震发生的时间间隔平均约为16年,最长为34年,最短为3年,时间间隔在23年以下的占83%。自1900年以来,四川地区7级以上地震平均时间间隔为11年,最长为19年,最短为3年。
同时他还发现:1900年以来,在四川地区发生的7次7级以上地震或者是大陆地区的首发地震,或者是其他地区发生7级以上地震,然后再在四川地区发生7级以上地震。
据此他指出:
“从1976年以来四川地区已经26年没有发生7级以上地震,远远超出平均时间间隔,是严重缺7级以上地震的背景。在这个背景下于2001年11月14日在青海—新疆交界发生了8.1级巨大地震,这很可能意味着四川地区下一次7级以上地震孕育已经接近成熟,在未来1~2年的时间内就可能发生!从2003年起就有发生的可能。”
换而言之,自2003年起,四川就进入了地震高危期。(陈学忠《四川地区7级以上地震危险性分析》)
1966年唐山地震后,与李四光一同临危受命的翁文波,在分析大量历史资料和数据后,意识到客观存在的事件集可分为常态子集和异态子集两类。常态子集可用数学期望、方差、平均值、中位值等统计量表现;而重大灾害往往属于异态子集,需另有方法探索其信息结构。由此他提出了“可公度性”等理论,发表了《预测论基础》等一批专著。
从1982年到1992年,他据此预测了60次国内地震,实际发生52次(占86.67%),平均时间误差41.75天,平均距离误差399.71公里,平均震级误差0.72;预测了70次国外地震,实际发生57次(占81.42%),平均时间误差48.35天,平均距离误差692.10公里,平均震级误差0.61。
2006年9月《灾害学》第1卷第三期上,刊登了陕西师范大学旅游与环境学院龙小霞等人的论文《基于可公度方法的川滇地区地震趋势研究》,用“可公度法”对川滇地区强烈地震的历史数据进行推算与预测,得出结论:
“川滇地区下(几)次可能发生≥6.7级地震的年份为2008年。”
成都地震局的徐水森也用可公度法预测过四川的强地震活动。
三次攻关
中国大陆1976年以后出现了10多年的强震活动较弱的时期,使地震工作者可以有足够的时间总结经验、认真反思、深入研究。这期间地震局的工作集中体现在三次“攻关”上。
1983~1986年,“清理攻关”:对各种预报地震的理论基础、观测仪器、观测技术、方法效能作出了评价。在这次清理攻关的基础上,利用清理后的全国精密水准资料研究和编制了第一张全国地壳运动速率图。同时因精度不足基本上停止了水平形变测量工作。
1987~1989年,“实用化攻关”:对各种观测资料曾出现过的所有异常进行系统的统计分析,着重对异常出现之后,伴有和不伴有中强以上地震发生的正反两方面情况作了系统的对比研究。在此基础上编制了许多“实用化”软件。然而,由于对地震前兆的机理缺乏深入认识,地震预报的实际水平始终没有实质性提高。加之经费投入的原因,被认为是比较有效的垂直变形测量的规模也大大萎缩。重力测量也大为减少,定点和流动测量经过改造、新建和撤销,在较小的规模维持。
1991~1995年,“地震短临预报攻关”:重点放在寻找地震的“前兆标志”上,以图解决地震预报问题。其思路,是将各学科前兆的一般性特征标志综合起来,建立起“前兆标志体系”。有了各单学科的实用化的方法、软件,结合“前兆标志”,以及综合判别的“专家系统”和“前兆标志体系”,只要将观测结果输入计算机,输出的就是具体的预报意见。为此,广大地震工作者花了大量的时间和精力,但用于预测预报实践的效果却有限。
可以看出,历时超过10年的连续三次攻关,其目标是指向短临预报。
1972年,在全国地震工作会议上,马宗晋院士提出了渐进式地震预报模式:以7级左右地震的预报为目标,提出了长期(几年以上)、中期(几个月至几年)、短期(几天至几个月)和临震(几天以内)的预报分期方案,同时把震时和震后也列为两个必要的阶段,并整理了当时所知各阶段可能出现的主要前兆表现。由此,长、中、短、临渐进式预报思路初步形成。此后,这种模式成为全国年度地震形势研究的基本工作程式,延续至今,国外称之为中国地震预报程式。
1972年11月山西临汾召开的地震科学讨论会上,决定建立一年一度的全国地震形势会商会制度,对近一两年地震形势进行估计,并指导和协调近期的监测预报工作。这一措施推动全国地震预报工作进一步走向科学化与制度化。
海城地震与唐山地震的经验告诉我们,对于破坏性地震,有无短临预报,后果如霄壤之别。然而连续三次攻关,却未达到预期目的。地震学界普遍认为,其根源在于对孕育地震的机理认识不清。
目前,主流地震理论是从构造运动的角度研究地震。中国地震局地质研究所副研究员楚全芝等人在《中国大陆地震构造特点及其在地震危险性预测中的作用》(《地球物理学进展》第22卷第2期2007年4月)中描述了这种研究的进展和遇到的难题:
目前多数人接受将晚更新世以来有过活动的断层定义为活断层。一般认为,如果某断裂晚更新世以来不活动,那么就不会发生7级以上的大震,并且认为发生6级左右地震的可能性也大大减小。
然而,到目前为止中国大陆内部已知的活断层有数百条。随着活断层研究的不断深入,活断层的数目还在不断增加。据统计,中国大陆平均约一年半就有一次大震(M≥7.0)发生,如果要作出1~3年的中短期地震危险性预测,可能发生的地点仅有一至两个。若从这数百条活断层中挑选出一两个可能发生大震的地点绝非易事。因为这些都是活断层,彼此都处于同一个水平线上,缺乏进一步取舍的依据。若再考虑到相当一部分断层晚更新世以来是否活动还远远没研究清楚,特别是在第四系覆盖的隐伏区,预测发震地点的难度就更大。
文章给出了一级地震构造单元3个,二级构造单元7个,三级构造单元30个。
文章描述了各块体的活动性和地震危险性,比如指出:
“近十年来沿渤海——张家口——河套地震断裂带中强地震活动频繁。它是华北地区活动最明显的地震断裂带。如果在华北地区再次发生大震,那么发生在渤海——张家口——河套带上的可能性最大。”
而对川滇地区,关注的不是龙门山断裂带,而是鲜水河一安宁河一小江断裂带:
“川滇地区重点关注鲜水河——安宁河——小江地震断裂带。”
在这样的认识水平上,对中长期地震危险性的预测有一定的把握,而对短临预报确实无把握可言。而社会最需要的恰恰是短临预报,面临困局,地震界路在何方。
盖勒论战
1996年,盖勒(Geller)等人在《自然》和《科学》等杂志上连续发表文章,提出地震不能预报,盖勒认为:
“处于自组织临界状态的大地,任何一次小地震都有可能灾变为一次大地震”。而“小地震发展成为大地震将决定于不仅是其断层附近,而且是其整个(震源体)空间的物理状态的无数细结构”。
因为人们根本无法掌握深部无数细结构的临界状态,所以他认为地震根本不能预报。这在国际地震学界引发了激烈的争论。
1997年3月19日,《科技日报》根据《科学》Vol.275等的文章刊出了题为《几位科学家联合撰文断言地震根本不能预报》的报道,将这场争论引入国内,并得到了地震学界主流学者的共鸣。
以下论述很能表现当今地震界对地震预报的主流认识:
浅层具有破坏性的地震都发生在十几至几十公里深度的地壳内,可以想象,那些大大小小的断裂都是经过漫长的地壳运动,当然也包含着若干次地震而生成的,显然,地壳运动可以产生断裂,断裂也可以引发地震。
人们尚无法取得震源区的岩石介质的性质、破裂强度、应力状态和积累速度,以及其随时间的区域演化状态,再者整个地壳都在运动,应力存在于地壳的每一点上,目前尚不能取得一个地区的应力图像及其随时间的变化,更无法取得更多地区的应力图像和变化,以及它们可能破裂发生地震的顺序,以及震后应力调整、重新分配的过程与状态。
即使是取得一百年、几百年甚至更长时间的资料,对于地壳运动来说,也只是极其短暂的。当然,这并不是说,地震不可预报,而是能达到什么程度,如上所述,地震的“震级、时间、地点”三要素,都能预报得十分准确,将是十分困难的,我们决不能把复杂问题简单对待;百万年的问题,朝夕对待。 (马廷著《感受地震预报》)
这一观点其实与前引盖勒的观点异曲同工。只是盖勒说不可能,而这里说,是“复杂问题”,不能“简单对待”;是“百万年的问题”,不能“朝夕对待”。
2004年8月,中国地震局组织了一次对我国地震事业至2020年中长期远景发展规划的专家论坛。在论坛中,有些专家提出,既然地震预报难度如此之大,再有十年、二十年也未必会有什么进步,而随着国家GDP的增长,房子愈建愈好,建筑物震害死人的事将会逐渐减少,因之监测预报未必还值得花钱继续组织攻关,从而提出“要进一步论证监测预报领域发展的必要性”。
这场论战从根本上转变了国家地震局的战略思路。国家地震局的战略重心从预测预报转向了防范。从国家地震局的职能定位和部门分工上能清楚地看到这一点。在国家地震局的11条职能职责中,只有一条涉及地震预报:
“(六)管理全国地震监测预报工作;制定全国地震监测预报方案并组织实施;提出全国地震趋势预报意见,确定地震重点监视防御区,报国务院批准后组织实施。”
其中涉及实际预报的只有“地震趋势预报”。
地震局的六个司中只有一个司(监测预报司)涉及地震预报,其十一项职能中,只有前三项半涉及地震预报,其中涉及实际预报的只有“地震趋势预报”:
“管理全国地震监测预报工作;
拟定全国地震监测预报方案并组织实施;
统一规划全国地震监测信息系统;
提出全国地震趋势预报和确定地震重点监视防御区的意见并组织监督有关震情跟踪;
承办国务院抗震救灾指挥机构的日常灾情处理事务;
对地震震情和灾情进行速报;
组织地震灾害调查与损失评估;
提出对国内破坏性地震作出快速反应的措施建议;
拟定国家破坏性地震应急预案;
建立破坏性地震应急预案备案制度;
承担国际禁止核试验的地震核查工作。”
可见地震预报在国家地震局的地位。然而汶川地震震动了整个中国,甚至震动了整个世界,作为一种毁灭性的灾害,人类不能认识它,它就会控制人类。面对这一困境,人类的出路何在?
理性与迷信
观察已有的地震研究思路,发现构造运动是“正规军”的主流思路,而这种思路必然导致要求穷尽整个地壳内部的无数细节,而每一个细节对是否发生地震的影响都是高度随机的。其实,任何一个巨大的系统都是由无数细部构成的,它们之间关系复杂而不可能穷尽。这正是盖勒的立论基础。
江在森、张国民等在《地震预报回顾与展望》(《国际地震动态》第5期 总第317期 2005年5月)中指出:
“目前人们还很难分清构造运动、地震孕育和部分干扰所呈现的前兆异常的区别和联系,所以不存在一一对应地震的前兆异常和地震活动性异常。”
“1995年1月17日本阪神地震前,虽然在日本有密集的GPS观测网,但并没有观测到显著的形变异常。与此形成鲜明对比的是,美国圣安得烈斯断层上的帕尔姆地区,1959~1974年,虽然水准观测到最大达35cm的地面隆起异常,但至今并没发生显著地震。”
可见,沿构造运动的思路,即使穷尽了全部细节,也未必能把握地震的孕育。地震孕育与爆发,是一个复杂巨系统的行为。对于复杂巨系统,靠穷尽细节来把握其行为,尚无成功先例,然而这不意味着复杂巨系统不可认识。
例如,一只军队就是由成千上万的人员构成,任何指挥员都不可能预知每个人的行为。按穷尽细节的思路,军队是不可控的,战争是无法驾驭的,战局最终是由一颗螺丝钉松动与否决定的,而这颗螺丝钉混在上亿颗同样的螺丝钉中,连上帝都找不出来。
事实上,在军事学术中,根本没有这种思路的立足之地。它必须探索决定军队强弱、战局胜负的因素,而且,其结果往往出人意料。以数量、装备、训练、给养、薪俸、教育程度论,当年中国共产党的军队根本无法与国民党的军队匹敌。如果我们仅以这些要素来构造数学模型,预测两军的战局,能得出什么结论?而结果呢?
可见把握一个大系统,首要的是开放的心态和高屋建瓴的视野,这是一种战略性的思维。靠穷尽无数细节来把握整体,这种还原论的认识方法,在复杂巨系统的研究中,只能导致困境。
盖勒从“自组织临界状态”的视野质疑地震预报的可能性。他质疑的其实是主流地震学理论把握地震现象的能力。类似地,洛仑兹的“蝴蝶效应”质疑的是大气动力学方程预报天气的能力。洛仑兹提出的问题,在计算数学中被称为“病态问题”——初值、边界条件的微小误差、数值计算中不可避免的误差,导致计算结果中的误差掩盖了理论上的真实状态。当年计算数学界对这个问题的主流努力方向是:寻找高精度的算法。而我在教书时,却告诉他们如何避免使用病态方程,如何评估一个数学模型的优劣。
不当教书匠多年后,却发现在事关社会安危的学科领域,主流理论导致的数学模型竟是病态方程。只要无法突破这样的思路,所谓预测当然是要等“百万年的问题”。可见盖勒、洛仑兹的贡献在于发现了主流理论的功能极限,迫使学界另觅蹊径。正如中国地震局第一监测中心黄立人在《地震研究中的大地测量》(国际地震动态第3期 总第315期 2005年3月)中指出的:
“由于解决地震预报的科学思路并未真正找到,地震预报又不是一个单靠投入就能解决的问题,因此,相比之下目前更缺的是基础研究的投入。”
许绍燮院士更深刻地指出:问题可能在现有知识框架:
“地震预报的困难主要是因为地震的复杂性,其成因机理超出了现有知识框架”。因此,“不要忌讳与我们现有知识的冲突,发现冲突就是发现了我们现有知识框架的弱点、缺陷,为我们进一步提高其水平创造了条件。”“从现有知识框架演绎恐难奏效。纸上谈兵是不会获得好结果的。来自地震实践的现象要尊重;未经地震实践的观念要存疑。”(许绍燮《地震预报发展战略在于创新》2005年5月《国际地震动态》第5期 总第317期)
在这样的背景下,学术界尤其需要宽容的胸怀,容忍、鼓励各种奇谈怪论。
构造运动很可能只是地震孕育的机制之一。傅承义院士的假说可能是地震孕育的另一机制,耿庆国走的路在某种程度上就是傅承义院士看到的路。还有一些看似奇怪的研究思路,其背后或许是我们尚未意识到的其他孕震机制,而翁文波的可公度理论,背后或许是触发地震的机制。这些机制之间,可能存在着某种复杂的层级关系。
然而这许多非主流研究被主流视为非理性。这些研究者则被尊为“奇人怪才”,被归入“六合之外,存而不论”的范畴。
其实,今天的主流理论起源于1910年德国人魏格纳提出的“大陆漂移”假说,其灵感来自对地图的观察。在1910年,现代科研体制已经确立,“理性”已经取得了统治地位。1915年魏格纳出版《大陆和海洋的起源》一书,由于它提供的证据主要来自动植物和冰川的分布,大多数地球物理学家不屑一顾。最主要的诘难是:没有发现能让大陆在水平方向移动几千公里的原动力。这一论据的隐藏假设是:没发现等于不存在。
1930年魏格纳在格陵兰探险中失踪,他的假说随之被“理性”的学术界遗忘。笔者第一次知道“大陆漂移”假说,是少年时在科幻杂志中看到的。
直到1950年发现新证据,才让地球物理学家正视“大陆漂移”假说。到1965年,科学家运用计算机,使地球各个大陆以现有的形状恰好拼合在一起,“理性”才终于承认了这个“异端邪说”。在此基础上诞生了“板块构造学说”——当今主流地震学的理论基础。此后早已过世的魏格纳享尽哀荣,他的假说在地球物理学界从奇谈怪论跃升为真理。
魏格纳假说的命运足以让我们反思何为“理性”。
如果理性奠基于逻辑演绎,其背后的假设是:演绎的起点是真理。事实上,任何学科的理论基础都只是假说,牛顿力学长期被视为真理,却受到了光速试验的挑战。此后相对论被视为真理,但连爱因斯坦本人都认为这只是一个过渡性理论。相对于客观现实,任何理论都不过是一幅画,不同理论间的差别在于表现现实的不同方面,以及与现实的吻合程度。将现有的权威理论视为裁决研究思路的准则,恐怕更接近于迷信,而非理性。
如果理性奠基于证据,那合理的态度就是存疑。一个突破性的假说,从诞生到发现足以判定其正误的证据,往往需要数十年甚至更长的时间。一个理性的社会应当让它们有空间与资源去检验自己的正误。缺乏证据,决不是否定一个假说的充分条件。
由此,对科学发展最危险的,不是异端邪说,而是用行政力量将某个学说定于一尊。
在我们的历史上,儒学无疑有重要的学术价值。大儒董仲舒善于迎合行政系统的需求,取得了“独尊儒术”的成就。结果一方面造就了大量的腐儒、酸儒、犬儒、陋儒、小人儒,使儒学日渐僵化;一方面压抑了其他学派,使大量宝贵的思想萌芽得不到发展的机会。逻辑学长期是我们的弱项。其实先秦时代的名家、墨家在逻辑领域有大量富于启发性的见解。“独尊儒术”使名家后继无人,墨家则演变成民间的游侠,而逻辑学的萌芽却枯萎了。
用行政权力将某个学说定于一尊,即使对被“尊”的学说也弊多利少。在“定于一尊”的地位上,外少了质疑批判的压力,内少了发展创新的动力。所吸引者,不乏干禄逐利之徒;所排斥者,常为探索求真之士。长此以往,“显学”成了行政系统的饰品,而其作为“学说”的内涵却萎缩到不堪一击的地步。古往今来,在各个文明中,这样的历史教训比比皆是。
“家政服务员”与“钥匙”
翁文波创立的可公度理论来自天文学。天文现象触发地震,最直观的解释是月球的潮汐力,太阳由于远离地球,潮汐力小得多,至于其他星体干脆就小几个数量级。然而古籍中充满了星体靠近而引起灾变的记载。原因何在?
中国气象科学研究院任振球在《特大暴雨和台风突变的天地耦合成因及其模式的研制设想》中告诉我们:
“中科院地球物理所在1997年3月9日黑龙江漠河日全食时,将最精密的重力仪加密到每秒钟取值,观测到日全食时出现两个重力谷值。”
地球质量不可能突然减小,逻辑的结论是:日月地三星一线排列时,外来引力增强。这一现象无法用现有的物理理论解释。如果任振球介绍的观测结果确实,它就对经典的物理理论提出了挑战,也可能打开解释可公度理论物理机制的大门。
大道至简。如果理论复杂,运用繁琐而结果难测,最有可能的是我们对问题的认识还停留在低层次上。有一个众所周知的例子:对多项式求极值。在仅有初级代数知识的背景下,哪怕求二次多项式的极值也需要一定的技巧,而一旦有了微分学知识,求任意次多项式的极值都只是一个简单的例行程序。而获得微分学知识,在我们的认识道路上跨了一个大台阶,它甚至改变了我们的思维方式,解决多项式极值问题,只是它的一个副产品而已。
上述漠河全日食重力观测的结果,首先挑战的还不是地震学,而是我们对物理空间的认识。如果在这方面的认识获得飞跃,今天困惑我们的“小概率”巨灾事件可能不再需要概率论的语言,或许它们根本就是“伪随机事件”——就像计算机里的“伪随机数”一样。
2007年,科技部主管的学术性杂志《前沿科学》第三期上,发表了吕子东的《“地震预警”假说》一文。此文与其说是在讨论地震,不如说是在讨论物理空间。今天大多数人熟悉的物理空间理论是建立在欧几里得空间的基础上,而吕子东讨论的物理空间理论却建立在庞加莱空间的基础上。这种抽象的理论物理相信绝大多数人搞不懂,但吕子东为自己的理论开出了9项用于验证的实验。并承认,只要任何一项实验得出否定性的结果,他的理论就是错误的。据中国台州网2008年1月12日报道:
“其中七项实验已经得到中外科学界的重复证明,还有两项实验也正在验证中,估计在明年8月前得到验证结果。”
如果吕子东的理论是正确的,地震预警就有了确定的物理信息,有现实可用的测量仪器,有确定的操作程序。这就像在微分学背景下求多项式的极值。
吕子东的理论能否经得起全部实验的验证,尚不得而知。即使经受了实验验证,他提出的地震预警思路也还要经受实践的检验。这项工作的启示在于,从认识的根源处探索“现有知识框架”的局限性,力图整体上打开我们对物理世界的视野。正如他在文中引用的一段话:
“科学理论不应该只是已知世界的家政服务员,一种好的科学理论还应该是一把用来开启未知世界大门的钥匙。”
我们最需要的,正是寻找这钥匙的努力。
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地震科学:进步?止步?退步?
钱钢    [09-02 09:34]     共有0条点评
唐山地震后的三十余年中,中国地震预报陷入混沌的状态
地震科学是地震预警的基础条件。从唐山地震到汶川地震,其间三十二年,中国地震科学界做了什么?地震预报研究有什么进展?遭遇了何种困难?
“一九六六至一九七六”、“一九七七年至二〇〇七”,对中国地震预报是迥然不同的两个历史单元。前一个单元,为二十世纪中国大陆的第四个“高潮幕”,恰与文革重迭。后一个单元,地震从平静期走向活跃期,正逢“改革开放”。
文革后,总结唐山的惨痛教训,人们一度把原因归于政治,认定“四人帮”及其党羽严重破坏干扰了监测预报。i改革开放初,“唐山地震未能做出短临漏报,根本的原因是,我们对地震规律的认识还很差”才成为官方表述。ii
二十世纪九十年代后,随着高新技术在地球科学中的应用,特别是空间对地观测技术和数字地震观测技术的发展,地震科学水平有了可与天文学中望远镜的使用和生物学中显微镜的使用相比拟的飞跃。iii国家数字地震台网于二〇〇〇年通过国家验收。总投资近二十三亿人民币的中国数字地震观测网络工程,在汶川地震一个月前的二〇〇八年四月十一日刚刚通过验收。iv
从唐山地震到汶川地震的三十二年中,中国地震工作的方针和地震预报体制也进行了调整。除了地震预报,地震部门加强了工程地震工作,承担了大批建设项目的工程地震任务,“取得了良好的社会、经济效益”。v
文革十年期间发展起来的群测群防地震预报工作,受到大规模整顿。唐山地震后,全国有群众测报点三万余个,业余测报人员二十万人。群测群防队伍被认为“科学性不足”,在一九七九年后开始整顿,到一九八〇年底,群众测报点降到五千多个,业余测报人员锐减到两万人 革期间,四川堪称群测群防大省,有业余测报人员一万四千人,文革后叠经整顿,到一九八五年已剩下不足千人。vii
“法制”,“科学”,是这一时期的主题,此前许多事物成为“改革”的对象。然而,究竟应当如何评价一九六六年至一九七六年的中国大陆地震预报?那一个地震“高潮幕”所累积的经验和教训,对此后的地震科学发展有各种意义?
地震科学家张国民等人认为:“(一九六六年至一九七六年)这一时期是地震预报事业空前发展的时期,它奠定了地震监测手段和预报方法的基础”。但由于对地震孕育的情况不十分清楚,目前人们还很难分清构造运动、地震孕育和部分干扰所呈现的前兆异常的区别和联系,无法确认一一对应地震的前兆异常和地震活动性异常,因此,“目前的经验性预报思路很难使目前的地震预测水平有质的提高,更不可能通过它取得地震预报的全面突破。”viii学者吴忠良写道:“地震预测中一些经验和掌握这些经验的专家,是目前的计算器所无法取代的。一个挑战性的问题是,如何使这些经验变成可继承、可重复、可发展的知识体系”。ix
唐山地震后的三十余年中,中国地震预报陷入混沌的状态。它的某些方面在迅疾发展,某些方面裹足不前,某些方面在退步。
还必须特别指出,唐山地震临震漏报,在地震界留下了严重的后遗症。唐山地震前的学术争议,在改革开放以来掺入权力和利益的复杂因素,造成队伍的分裂。经历过从邢台地震、海城地震、唐山地震的一些“计算器所无法取代的”富有经验的地震预报工作者,在从事科研的黄金年龄段,被边缘化,甚至受到排挤打击。
一九八八年云南澜沧、耿马地震,被认为是新的地震活跃期到来的标志。一九九〇年,国家地震局强调“九十年代很可能是我国大陆强震多发的时期”。x实际情形是,上世纪九十年代的地震活动,远未达到一九六六年至一九七六年的强烈程度。影响较大的地震分别是:一九九六年发生在云南丽江的七级地震(死亡三〇九人)、一九九六年南黄海六点一级地震(上海有震感),和一九九八年张北六点一级地震(死亡四十一人)。这三个地震均无临震预报。
从一九九六年起,盖勒(Robert J. Geller)等人在《自然》、《科学》等杂志上连续发表文章,认为“处于自组织临界状态的大地,任何一次小地震都有可能灾变为一次大地震”,因而地震不能预报。随即有人针锋相对发表反驳文章,在国际地震学界爆发激烈争论。xi 许多人认为,即使能对地震做出正确的中长期预测,短期和临震预报还是不可能的。
然而,耐人寻味的是,唐山地震后的三十年来,中国地震工作者仍做出了二十余次较为成功的短、临预报。xii这本是地震界的成就,却基本上没有被大众传媒报道——有关地震预报的任何信息,无论正面负面,似乎都受到控制。
笔者核实,这些震例包括:北京小汤山一九九〇年九月二十二日四级地震;xiii青海共和一九九四二月十六日五点八级地震;xiv云南孟连中缅边境一九九五年七月十二日七点三级地震;xv四川甘孜白玉——巴塘一九九六年十二月二十一日五点五级地震;xvi新疆伽师一九九七年四月六日六点三级、六点四级地震;xvii云南宁蒗一九九八年十月二日到十一月十九日四次五级以上(最大六点二级)地震;xviii辽宁岫岩一海城一九九九年十一月二十九日五点六级地震。xix四川绵竹一九九九年十一月三十日五级地震(震中在汉旺镇);xx云南大姚二〇〇三年七月二十一日六点二级地震、十月十六日六点一级地震;xxi甘肃民乐二〇〇三年十月二十五日六点一级地震;xxii最近的事例,是二〇〇七年六月三日云南宁洱六点四级地震。xxiii这些预报的成功,仍得益于经验性预报方法。其中小汤山地震,在地震界亦称“亚运会地震”,震中距亚运村仅十公里,发生在亚洲运动会开幕式前数小时,对它的预报,意义非同小可。前国家地震局局长方樟顺回忆:
……我记得九月十八日下午,在门头沟开会,当时有十几位同志发言,他们讲得都非常朴实,比如这个手段目前出现了什么异常现象,与这个地区历史上一些中强震的关系,据此提出了近期的判断意见。所以回来以后我们报告了国务院,而且对地震可能产生的影响都讲得比较客观。若发生四到五级,不会造成什么伤亡、破坏等,要求亚运会保持冷静,否则人踩人就可能带来伤亡,这样,组委会基本上做到了心中有数。结果,开幕式当天上午十一时零二分就发生了一个四级左右的地震,恰好又离亚运村那么近。xxiiv
这就是中国地震科学的现状:高新技术的运用,尚未显示奇效。唐山地震三十二年后,地震预报仍在摸索前行。有时,地震的踪影被发现并捕获。更多的时候,预报者和大地震擦肩而过。包括在二十世纪认定的中国主要强震危险区的概念、发现的强震高潮幕起落规律,似乎都要被改写。二〇〇一年十一月十四日,在人们认为的强震平静期内,在传统认定的地震高烈度区外,昆仑山口西发生了八点一级强烈地震。xxv科学家们正在讨论“二十一世纪,在我国是否会发生死伤十万人以上的地震”xxvi,汶川大地震降临。
面对质疑,官方的解释是:地震部门在汶川大地震发生前没有接到任何有关这个地区正式的短临预报意见。从震前的监测结果来看,没有发现显著的、大范围的、能够让地震学家们在现有科学水平上、依据现有经验做出判断的“前兆”异常。xxvii然而,本文写作之时,到震区考察的地质学家,已经发现震前存在明显的宏观异常现象。xxviii对本次地震的深入探究,已经开始。
汶川地震有没有长期和中期预报?答案是清楚的。对汶川地震的构造背景——龙门山断裂带,地震界和政府从未放弃过监视;汶川地震发生的两年前,地震部门曾指出这一地区有发生七级地震的危险。xxix然而究竟为什么,没有短期预报和临震预报,以致完全未能预警?
总结中国地震预警的经验和教训,请允许我重复本文篇首提出的问题:
对于早已被专家认识、并曾多次发生强烈地震的南北地震带,地震界做过哪些监测?政府做过什么防范?松潘、平武大地震后的三十二年间,地震界对这个地区的震情有什么样的分析和判断?二〇〇七年和二〇〇八年全国地震趋势会商和四川省地震趋势会商,对龙门山断裂带的震情,有什么样的中期预报意见?总投资近二十三亿人民币的中国数字地震观测网络工程,在汶川地震发生前有没有发挥必要的功能?部署于南北地震带的观测网点,是没有发现异常信息,还是各种信息没有充分交换、未能提供广大地震预报工作者共享?在震后必然要进行的回溯性调查中,发现了什么样的宏观异常?这一地区还有没有长期观察这些异常的、哪怕是硕果仅存的“群测群防”?汶川地震发生前,到底有没有与地震发生实况接近的短期和临震预测意见?——包括专业人士的和业余人士的;包括通过规定程序正式上报的和在学术场合探讨的。
地震预警,说到底,是政府的公共治理行为。人们更需要知道,汶川地震前,地震界和政府到底曾有过什么样的沟通和互动?这一地震,是否完全没有预警的可能?■
相关文章:
《地震预警初探》之一:中国大陆地震预警简史
注释:
i 人民日报1977.12.21 第1版
ii 陈非比着:《悲壮的历程》页212,地震出版社,北京,2006年
iii 张国民等:《地震预报回顾与展望》,《国际地震动态》,2005年第5期
iv 新华网:http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-04/11/content_7960200.htm
v 同上
vi 《中国地震年鉴(1949-1981)》页784,地震出版社,北京,1990年
vii 《四川省志.地震志》页216、217,四川人民出版社,成都,1998年
viii 张国民等:《地震预报回顾与展望》,《国际地震动态》,2005年第5期
ix 吴忠良:《中国式地震预测经验的继承与发展的技术问题》,《国际地震动态》,2002年第8期
x 《中国地震年鉴(1990)》页11,地震出版社,北京,1992年
xi 盖勒的学术观点和中国学者的观点,详见吴忠良《自组织临界性与地震预测》、《地震前兆统计检验的地震学问题》、《地震前兆检验的地球动力学问题》等三篇论文,见《中国地震》1998年12月号、1999年3月号、2006年9月号
xii 中国地震局局长陈建民接受记者采访时的谈话,人民日报2006.07.28 第5版
xiii 《北京地区的地震与防震》页21,地质出版社,北京,2000年
xiv 夏玉胜:《共和5.8级地震的成功预报》,《高原地震》1995年6月
xv 李宣瑚:《1995年7月12日中缅边境7.级地震预报成功》,《国际地震动态》1995年9月号
xvi 程万正:《四川白玉、巴塘县间5.5级地震的短临预报依据、过程和防灾决策》,《四川地震》1997年2月
xvii 朱令人:《1997年伽师地震临震预报的经验与启示》,《华南地震》1998年12月
xviii 程序等:《1998 年宁蒗5.3 、5.2 、6.2 级地震的短临预报》,《四川地震》1999年第3期
xix 徐心同:》关于岫岩-海城地震成功预报的思考》,《东北地震研究》2000年6月
xx 潘正权等:《1999 年9 月14 日和11 月30 日四川绵竹两次5. 0 级地震预报》,《地震地磁观测与研究》2007年2月,页30
xxi 苏有锦:《2003 年7 月21 日、10 月16 日云南大姚6.2 级和6.1 级地震预测预报回顾与讨论》,《国际地震动态》2004年1月
xxii 杨立明等:《民乐- 山丹6. 1 级地震短期预报的科学总结》,《西北地震学报》2004年3月
xxiii 中国地震局关于2007年度十大地震科技进展评选结果的通告。见中国地震局官方网站:http://www.cea.gov.cn/manage/html/8a8587881632fa5c0116674a018300cf/_history/08_06/30/1214800805375.html
xxiv 《中国地震年鉴(1995)》页8,地震出版社,北京,1996年
xxv 孙加林:《对中国地震预报现状与未来的思考》,《国际地震动态》2005年第5期
xxvi 陈颙等《“十一·五”期间中国重大地震灾害预测预警和防治对策》,《灾害学》2005年3月号
xxvii 中国地震局地质研究所所长、国家汶川地震专家委员会南北带地震构造研究组组长张培震二〇〇八年六月二十六日向全国人大常委会作中国地震灾害与防震减灾专题讲座时的讲话。见新华网:http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-06/26/content_8445749.htm
xxviii 吴冲龙:《汶川地震有前兆》,长江日报2008年6月25日http://www.cnhan.com/gb/content/2008-06/25/content_900909.htm
xxix 汶川地震发生后,笔者曾在CCTV新闻频道的直播节目中听国家地震局首席预报员孙士鋐说过此言,但事后未能查到文字记录
http://www.caijing.com.cn/2008-09-02/110009685.html
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地震预测的梦想与现实
方舟子
中青在线-中国青年报    2008-05-28
谁在“预测”汶川大地震
“5·12”汶川地震发生之后,许多人在震惊之余,不禁感到疑惑:地震局为何没有发出预报?这么大的地震会一点儿征兆也没有吗?一时间网上出现了众多质疑、指责、嘲笑地震局的声音,人们或者批评地震局玩忽职守忽视地震预兆,或者怀疑地震局为了社会稳定有意不发出预报。
最为一般人熟知的地震预兆莫过于动物异常行为。于是《华西都市报》2008年5月10日一则“绵竹西南镇檀木村出现大规模的蟾蜍迁徙”的报道被翻了出来。据四川省林业厅网站5月8日的文章,这个事件发生于5月5日,要做为汶川地震的预兆未免太早了。实际上,在去年、前年的5月间,绵竹都发生过大规模的蟾蜍迁徙,而并非只有绵竹的蛤蟆喜欢大搬家。网上流传的绵竹蟾蜍大搬家照片实际上是今年5月9日在江苏泰州拍的。最近在福州、深圳,去年5月在唐山、9月在临沂,2005年7月在吉林长春……都曾经发生成千上万只蟾蜍的大迁徙。当然,那些地方都没有发生地震。
四川省人民政府网5月9日一则“阿坝州防震减灾局成功平息地震误传事件”的报道也被翻了出来,做为事先已有人预知将要发生地震的证据。但是那则报道说得清清楚楚,乡干部在给村一级组织传达全省地质灾害防治工作电视电话会议精神时,由于方言口音缘故,村民们把“地质灾害”听成了“地震灾害”,导致了误传。
同样巧合的,是陕西师范大学旅游学院一名23岁的硕士生,于2006年发表在一份名不见经传的期刊《灾害学》上的论文。在对发生地震的年份做了一番等差数列的凑数游戏之后,文章得出结论称“在2008年左右,川滇地区有可能发生≥6.7级强烈地震”。这被许多人认为是准确预测了汶川地震的证据。但是“川滇地区”这个范围实在太大了,而这个区域发生强烈地震的频率又太高了,平均每年发生0.45次。那么,预言任何一年川滇地区将发生地震,就有45%的概率蒙对,何况用的还是不确定的“2008年左右”呢?
有一位自称“中国科学院工程地质力学重点实验室”工作人员的人(在该实验室的人员名单中找不到此人的名字)在网上发帖声称,某位自称曾经预报唐山地震的“国宝”这次也曾在4月30日向地震局发出密件做了准确预报,但没有起到作用,事发后欲哭无泪云云。既然是“密件”,外人自然无从得知其真实性,但是地震局两位发言人都否认地震局收到过任何有关汶川地震的预报。
国人之所以对地震局抱有厚望,是因为国人普遍相信地震可以被准确预报,而这种信心在很大程度上来自于1975年对海城地震的成功预报。那次7.3级地震发生的前一天,小震增强,政府部门据此发出了预警。但是只有少数大地震会有前震,而小震通常并不导致大地震,所以这次成功预报只能说是一个偶然。据《美国地震学会会刊》2006年7月一篇综述的分析,它是“混乱、经验分析、直觉判断和运气的混合”。但是它却让国人误以为中国地震专家已掌握了地震预测技术,即使次年发生唐山地震的大悲剧,人们仍然以为是因为地震局失职乃至压制“国宝”的预测所致。
如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围的物理状况的所有细节,而这是不可能的
在日本和美国加州这些大地震频发的地区,地震部门从来没有发布过大地震预报,也从未因此受到指责。这两个国家都是在上个世纪60年代开始重视地震预测的研究,地震学家们一度对此充满了信心。但是后来发生的两个尴尬事件使这个信心深受打击。
上个世纪70年代末,日本地震学家们相信在日本中部将很快会有一场8级左右的“东海大地震”。据估计,日本东海地区平均大约120年发生一次大地震,此时距上一次大地震(1854年)已过了120年,大地震的发生似乎迫在眉睫。日本政府为此采取了一系列紧急措施严阵以待。但是“东海大地震”至今还没有发生,却在1995年出乎意料地发生了死伤惨重的神户大地震。自那以后,越来越多的日本地震学家意识到想要对地震进行预测是不现实的,研究的重点改为研究地震机理,而不是地震预测。
1979年,美国地质勘探局的研究人员注意到,在加州帕克菲尔德这个地方,似乎很有规律地定期发生5.5~6级地震,平均间隔时间大约是22年。最后一次发生于1966年,据此预测下一次应该发生于1988年左右。1985年4月,美国地质勘探局发布预测,在未来的5~6年内帕克菲尔德将会发生一次大约6级的地震。地震学家们认为他们终于等来了一个可以对地震的发生进行全程监控的机会。帕克菲尔德布满了各种各样的仪器,100多名研究人员参与了这项“帕克菲尔德实验”。然而,该来的地震却没有来。在这次被称为“地震学滑铁卢”事件之后,美国地震研究也转向研究地震机理和对地震灾害的评估。2004年9月28日,帕克菲尔德地震终于姗姗来迟。
1996年11月,“地震预测框架评估”国际会议在伦敦召开。与会者达成一个共识:地震本质上是不可预测的,不仅现在没法预测,将来也没法预测。他们认为,地球处于自组织的临界状态,任何微小的地震都有可能演变成大地震。这种演变是高度敏感、非线性的,其初始条件不明,很难预测。如果要预测一个大地震,就需要精确地知道大范围(而不仅仅是断层附近)的物理状况的所有细节,而这是不可能的。而如果想通过监控前兆来预测地震,也是不可行的。所谓“地震前兆”极其多样,不同的地震往往都有不同的前兆,而且一般都是地震发生后才“发现”有过前兆,缺乏客观的认定,既无定量的物理机制能把前兆与地震联系起来,也无统计上的证据证明这些前兆真的与地震有关,多数甚至所有的“地震前兆”可能都是由于误释,令人怀疑“地震前兆”是否真的存在。
东京大学、加州大学洛杉矶分校和博洛尼亚大学的地震学家据此在次年3月美国《科学》杂志联合发表《地震无法被预测》的论文,引发了一场争论。1999年2~4月,就地震能否预测这一问题,多位地震学家继续在英国《自然》杂志网站上进行辩论。辩论双方的共识实际上多于分歧。双方都同意:至少就已有的知识而言,要可靠而准确地对地震做出确定性预测是不可能的。
进入21世纪以后,这仍然是国际地震学界的主流观点。美国地质勘探局明确表示,他们不预测地震,而只做长期概率预报,对地震灾害做出评估。例如,今年4月,美国地质勘探局评估说,在未来30年内加州发生6.7级以上地震的概率为99.7%,但是不能预测地震发生的具体地点和时间。
地震局每年收到一百多份预报卡,北京的大地震从1月1日到12月31日都有人预报
现代科学还做不到的事情,伪科学就会乘虚而入,而且不难找到市场。地震预测也是如此。“里氏震级”的发明人里克特在1977年曾评论说:“记者和一般公众冲向任何有关地震预测的建议,就像猪冲向满槽的猪食……地震预测为业余人士、狂人和欺世盗名的骗子提供了一个狩猎乐土。”
由于历史和文化的原因,中国自称能准确预测地震的“大师”、“国宝”人数之多,在世界上大概首屈一指。而他们使用的地震预测术,也是五花八门:“太极序列”、“可公度法”、“旱震关系”、“地质信息有序性”、“天地耦合理论”、“磁暴月相二倍法”……这些人大多是退休科研人员或民间人士。他们的意见不受地震局的重视,据说是因为地震局在打压他们;而他们在国际上也不被理睬,则只能归咎于“西方科学”对“东方科学”的偏见了。
这些“大师”的能耐通常并不限于预测地震,他们声称用同样办法也能准确地预测洪水、特大暴雨、特大山体滑坡、煤矿瓦斯爆炸等突发性自然灾害。他们一般也从事或支持任何和现代科学对着干的活动(研究永动机、反对相对论、反对进化论、自称证明了哥德巴赫猜想等等)。
但是他们的精确预测往往都是马后炮,而事先公开发表的预测又往往说得很模糊,涉及的范围太大,在地震带发生的地震都可以被囊括进去,很容易让人产生“说得很准”的错觉,正如那篇《灾害学》的论文。
由于“大师”太多,预测次数太频繁,如果有人碰巧准确预测了某次大地震,也是毫不奇怪的。据地震局工作人员说,他们每年大概收到一百多份预报卡,北京的大地震从1月1日到12月31日都有人在预报。那么,如果哪一天北京真的发生了大地震,肯定有人可以吹嘘他曾经做过准确预报。
所以,这类地震预测术就像算命术一样,不能因为有人蒙对了一次就真把他当大师,而要具体统计其预测的成功率。验证方法其实很简单。这些“大师”的预测都是闭门造车,无需亲临地震发生地进行勘探,那么也应该可以预测其他国家发生的地震。世界上每年平均大约发生18次7级以上的大地震。地震预测“大师”何不对未来一年内将要在世界各地发生的这些大地震一一预测一下,让我们看看能蒙对几个?如果担心预测国内的地震违反了《中华人民共和国防震减灾法》,预测国外的地震应该是不犯法的。
http://zqb.cyol.com/content/2008-05/28/content_2200491.htm
方舟子不懂装懂蒙骗中国大众
--就地震预测预报致宋正海先生
(由杨光京的博客转发)
直言了,20080606。
收到了中科院宋正海先生寄来的《识别当前地震预报中的科学主义》,转发了中青报发表的《地震预测的梦想与现实》。一些象是吃了迷惑汤而中毒被洗脑的媒体、见了靠作假炒作成名的作者姓名,只要有名就不分青红皂白地转载中青报那篇文章,结果是以讹传讹、无异于散布谣言谎言。说实在的,中青报发表的那篇“对地震预报中的还原论进行了较系统的总结”的文章,根本就是瞎编乱造:作者方舟子等人自称“主流”,却连基本概念都没搞懂、连“未入流”都谈不上,哪里谈得上“主流”和“较系统的总结”?整个文章是拼凑了一些网站读物,不懂装懂地搞了些自打耳光。
那些作者开口闭口USGS,好象他们代表USGS说话似的。然而,四川大地震爆发后,就地震预测预报课题,本人跟美国政府USGS(地质观测局)的几位首席和领衔科学家们做了直接的询问讨论。嘿嘿,那些USGS科学家总比任何人都更知道他们自己的观点吧?咱就根据USGS科学家们的阐述说明,简单说说中青报作者方舟子等人的瞎编乱造。
他们拿USGS举例说:“国际地震学界的主流观点”认为“地震预测是不可能的”;“今年4月,美国地质勘探局评估说,在未来30年内加州发生6.7级以上的地震的概率为99.7%,但是不能预测地震发生的具体地点和时间。”
既然“地震预测不可能”,那个“未来30年发生6.7级以上的地震的概率为99.7%”又是个什么东西呢?一边说“不可能”、一边又在做预测且给数据结果,USGS的科学家还不至于那么明显地自相矛盾吧?简单说吧,那段自相矛盾的话,根本就不是USGS科学家们的观点,而是方舟子等人在USGS等网站看了些东西却根本没看懂,照他们的惯例搞了个东拼西凑就信口开河起来,结果是混淆了“预测”和“预报”的基本概念,整个全错、抄书也抄错了。
USGS科学家们说的很明白,足够准确的地震预测完全可能,而足够准确的地震预报是很困难的。所谓“未来30年内加州发生6.7级以上的地震的概率为99.7%”的说法,来自USGS的地震预测的工作报告。整个报告说的是地震“预测”,根本就没说“预报”的事(来源附后)。根据USGS科学家们的阐述,地震'预测’和地震'预报’是两回事,即:
[1]
地震预测:FORECAST,说明的是某段时间、某个区域和某个范围震级的一组地震事件的趋势,概率取值倾向是小概率。地震预测是完全可以做到的,且USGS在天天做、每小时做一次数据更新公布。所谓“未来30年内加州发生6.7级以上的地震的概率为99.7%”云云,就是地震预测的一个内容。
[2]
地震预报:PREDICTION,说明的是特定时刻点、特定地点和特定震级的一个地震事件,带有断定性“预言”的色彩,取值倾向是大概率。做准确精确的地震预报是很困难的。USGS科学家们所说的“不可能”指的是这种地震“预报”、而不是说地震“预测”不可能。
中青报发表的那文章的作者们,由于连基本概念都没搞懂,所以,他们就是抄书也会抄错,把两个不同的地震监测概念混淆在一起,看到“预报”不可能的字样、就得个结论说“预测”不可能,整个是自打耳光的瞎掰。
这里不妨多说几句。以前,仅靠USGS从地质学角度做地震预报,几乎没出路,但也并非绝对地普遍不可能。譬如,USGS科学家们明确说明,若发生“前震”,那么,对“主震”做出足够准确的地震预报的可能性就大大增加;而对“余震”来说,现在已经可以做到足够准确的地震预报了。因此,关键难点是“前震”的监测判断如何。就是说,USGS所说的“不能做到准确的地震预报”并非是一般化或普遍化的结论,而是有具体前提的论点(譬如预报对象的“主震”没有“前震”发生)。
后来,NASA(美国宇航局)打破了仅靠地质学的局限,尝试用卫星技术结合当代科技手段,取得了突破。譬如,2002年,NASA在美国国家科学院刊物上发表了带有预报性质的地震预测;到2004年,发生了16个较大地震事件、其中15个与预期值吻合。NASA科学家们说:目前做到高度准确的地震预报还不行,但是,现在可以做到较高准确度的地点和震级的地震预报,剩下的是时间预报的突破。就是说,奔向足够准确的地震预报的大门已经打开。
就在本人写这些文字之前,英国BBC-等报道说,美国NASA科学家表示,他们在预测大地震方面快将取得新突破,从而为设立卫星地震警报系统奠定基础。他们的学术依据是:5/12汶川大地震发生前,曾在电离层探测到强烈信号。NASA科研人员说,当地底的岩石块要裂开前,地表会充满电子,这些电子将会传送到电离层,而卫星曾经多次探测到这种异常信号,而有关地区之后就发生了地震。
前些时候,本人发文说,在跟那些科学家询问讨论中,本人有个强烈的对比感觉:美国USGS的科学家似乎都相当保守,特别是说到“预报”的时候、保守得让人难以忍受;而美国NASA的科学家显得十分积极进取,想方设法地通过各种科技手段向地震准确预报开进。不管怎样,美国USGS和NASA的科学家们都明确说明,地震监测工作的预测、预报和警报等等不但概念和方法不同,且服务对象也不同。
譬如,地震预测的服务对象之一是长期经济建设决策。举例:不少学者的地震预测论文说明,龙门山断层地区2008年发生
6.7级以上地震、更长时间发生大地震的可能概率都很大。如此,您搞城建和水坝等等,就要根据那个预测来考虑是否到那里搞项目和搞什么项目、要搞就要确定抗震设计的级别,而那些因素对您经济投资如何是直接相关的。
再譬如,地震预报的服务对象之一往往是临震决策需要。举例:若地震预报说明某时某地发生二级地震的可能概率为95%,如此,当地政府和居民就需要在敏感地方做好防震工作,而不必采取大规模防震抗灾行动。而若地震预报说明那震级是六级以上,那么,就不但需要在敏感地方、且要在所有领域都做好防震,甚至当地政府需要动员抗灾应急管理部门做好随时出动的准备了。
简而言之,地震预测和地震预报是两回事,因而,不能看到这个不可能、就以为其它工作也不能,反之亦然。对比USGS的原文及其科学家的阐明,可以明显看到,中青报那些作者连地震监测方面的基本概念和USGS的新闻资料都没看懂搞懂,却摆个代表USGS说话的样子吓人,东拉西凑地把不同概念的东西混淆、信口开河地说“地震预测是不可能的”,还要象地痞一样野蛮地对别人乱打“伪科学”棍子。其实,他们自己整个是不懂装懂的胡言乱语,根本就是不学无术的一帮。至于NASA等方面的地震监测科技发展,那他们根本就是一无所知了。
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