日本的地震預報將何去何從?。?/h1>
2011-03-20 10:58:44上田誠也
地震科學進展 2011年11期
上田誠也
（日本學士院院士，東京大學名譽教授）
日本的地震預報將何去何從?。?/p>
上田誠也
（日本學士院院士，東京大學名譽教授）
各位讀者想必都深信日本一直在進行地震預報的研究吧？事實卻與大家心中所想的大相徑庭。我們無需浪費口舌強調(diào)預報地震有多么重要，要知道一旦遭遇地震，損失的不僅是大量的財產(chǎn)，還有眾多寶貴的生命。要減輕地震災害造成的影響，需要從加強建筑和基礎設施的抗震性能以及預報地震這兩方面入手。
在日本，第一個方面得到了大力推進。即便如此，大地震仍然時常帶來巨大的危害。但凡能提前一天、甚至一個小時預報到地震，就能挽救無數(shù)生命。也正是出于這個理由，所有輿論調(diào)查都表明，人們認為提高預報地震的能力是最緊迫的課題。
然而，就是我們這個號稱擁有全世界獨一無二的地震觀測網(wǎng)的國家，目前還沒有一次成功預報地震的經(jīng)驗。不，應該說是從來沒有進行過預報。而在另一方面，國家級地震預報研究項目早在數(shù)十年前就已啟動。這只能說明，日本并未進行真正意義上的預報研究。
原因何在？問題出在哪里？我們該采取什么對策來解決這個問題？——這正是筆者要在本文中討論的主題。
筆者個人在東京大學地震研究所工作了近30年，一直從事地球板塊構(gòu)造運動的研究，跟地震預報沒有直接關系。但是，直到自己快退休了，才因為一個偶然的原因意識到地震預報的重要性，因此，筆者在國家級地震預報研究項目中從未登上過領導的舞臺。以下見解純屬少數(shù)意見，但其正確性卻是可以保證的。論述過程中還會時不時地脫離主線聊到別的內(nèi)容，望各位海涵。
1 短期預報才是王道
地震是大地的震動，是伴隨著地下巖層的破壞而發(fā)生的震動，又叫地震波。這里所謂的破壞，指的就是斷層由于巖層所受應力而發(fā)生的急劇錯動。阪神·淡路大地震（即兵庫縣南部地震）時，淡路島的野島斷層的錯位有1～2m。板塊構(gòu)造理論認為：各板塊以每年數(shù)厘米的速度緩慢運動時，由相互擠壓和滑動在板塊之間產(chǎn)生應力，當應力積累到一定程度，板塊邊界就會斷裂發(fā)生地震。
20世紀后半葉，板塊構(gòu)造理論給地球科學帶來了革命。該理論揭示：在大約100km厚的地球表層由數(shù)十個相對運動的板塊組成。全世界的地震主要都發(fā)生在各板塊的交界處。由于太平洋板塊和菲律賓海板塊匯聚并在日本列島向下俯沖，導致全世界大約10%的地震都發(fā)生在日本地區(qū)（圖1）。
圖1 日本周邊的板塊分布
通過以上說明大致了解了地震發(fā)生的原因。然而，僅僅了解現(xiàn)象的含義及其原因是遠遠不能進行預測的，這是個普遍的道理，不僅適用于股票市場，也適用于人的生死。根據(jù)時間的長短，地震預報大致可以分為長期 （10年以上）、中期（數(shù)年）和短期（1年以內(nèi)）這3種。所謂長期或中期預報，指的是依據(jù)以往經(jīng)驗做出概率預測，預報今后的x年里將在A地區(qū)發(fā)生M 級地震的概率。這兩種預報在進行城市規(guī)劃和設定地震保險費時可資參考，但預報的終究不過是概率。本文主要聚焦于“短期預報”。這才是直接關系民眾存亡的預報，是科學領域的最高挑戰(zhàn)。
最近，“緊急地震速報”成為人們話題的焦點。然而，遠離震源、有時間發(fā)布警告的情況下是不會有巨大的損失發(fā)生的，而一旦在近處發(fā)生大地震，能發(fā)布警報的時間又幾近于零。在督促大工廠和精密機械停止作業(yè)、命令新干線和高速行駛車輛減速、以及幫助正在進行中的外科手術(shù)采取應急措施方面，“緊急地震速報”可能有一定的作用。然而，這并不是真正的地震預報。
所謂地震預報，必須能在一定程度上精確地顯示地震發(fā)生的時間、地點和強度這3項內(nèi)容，否則就失去了意義。只是預言“日本將會發(fā)生大地震”是沒有意義的，同理，上述3項內(nèi)容也是缺一不可的。根據(jù)目的和社會狀況的不同，對精確程度的要求也是有差別的。從目前預報技術(shù)的能力來看，時間、地點、強度的精確度分別應該能夠達到數(shù)日、100km半徑以及震級在1級以內(nèi)。
在這里需要對地震的規(guī)模、烈度和震級（magnitude）稍加說明。所謂烈度，指的是某個特定地點振動的激烈程度。而震級（M）指的則是地震能量的規(guī)模。它們的關系跟電燈照射下某一處的亮度（lux）和電燈的瓦數(shù)的關系是同樣的。
還需順帶提到的是，震級低的地震數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢，然而，釋放能量的絕大部分還是來自少數(shù)幾次大地震。因為震級高一級，地震的頻度也會降為1/10，然而，其釋放的能量卻會提高到30倍。一次震級為7的地震所釋放的能量，可以抵得上1 000次震級為5的地震釋放的能量。
還是回到主題，上述地震預報的3項內(nèi)容當中，最難的是時間，并且，該項內(nèi)容是地震預報的核心內(nèi)容。地點、強度兩項均能基于以往的地震觀測和對板塊構(gòu)造理論的理解做出一定的預測，但對短期預報，過去的震例卻用處不大。檢測到前兆現(xiàn)象是最重要的。
2 地震預報迷失的歷史
還是否認？——地震預報的歷史也可以稱得上是這兩種立場相互沖突的歷史。
日本于1880年創(chuàng)設了全世界第一個地震學會。1891年發(fā)生了濃尾地震（M8.0），翌年設立了“震災預防調(diào)查會”。
其后，圍繞著關東地震，大森房吉（東京帝國大學地震學教授）和今村明恒（東京帝國大學地震學副教授）間展開了那場有名的“預報之爭”。1905年，今村在他的論文中提到今后50年內(nèi)關東將有可能發(fā)生大地震。這個觀點為當時的媒體所利用，助長了社會不安情緒的蔓延。今村的上司大森不斷攻擊他，將其觀點視為“妖言惑眾”。然而，就在
有關地震發(fā)生前的異常現(xiàn)象早在古希臘和《日本書紀》就有過記載。這些不依賴于觀測設備、僅僅依靠人類感官察覺到的現(xiàn)象又被稱為宏觀異常，即使在現(xiàn)代仍然能看到許多相關報告。所有這些報告不可能都有意義，但其中也不乏難以否認的事實。該承認1923年發(fā)生了關東大地震。當時大森正在出席澳大利亞的國際會議，在當?shù)伢@訝地看到地震計的振動后，他急忙趕回國內(nèi)，向今村致歉。這個事件貌似象征著預報派的勝利，其實今村當時屬于少數(shù)派。
關東大地震發(fā)生以后，“震災預防調(diào)查會”被廢除。1925年，東京帝國大學地震研究所成立。當時特別重視地震學的基礎性研究和減災方法的研究。
地震預報研究真正迎來轉(zhuǎn)機是在1962年左右。在由坪井忠二、河達清夫、荻原尊禮等地震學先賢主導描繪的藍圖的基礎上，1965年“地震預報研究計劃”作為國家計劃納入預算計劃（第一年預算額度為2.1億日元）。1964年發(fā)生的新瀉地震（M7.5）在其中起到了推波助瀾的作用。
計劃的內(nèi)容是要嘗試所有貌似有望的觀測方式。要大力加強大地測量、地震、活斷層調(diào)查、地磁場和大地電流觀測等等。國立大學集中資金和人員建設和完善微小地震和極微小地震觀測網(wǎng)。計劃剛剛啟動，1965年至1967年間就發(fā)生了松代群發(fā)地震、1968年發(fā)生了十勝外海地震（M7.9），損失慘重。這支持了積極推進計劃的觀點，使預報實用化被提上議事日程。于是從第2次計劃開始，去掉了“地震預報研究計劃”中的“研究”二字，成了“地震預報計劃”。這種動向也是追趕世界樂觀潮流的一個結(jié)果，只是沒人會想到其中存在一個陷阱。
實用的預報是短期預報，為此需要捕捉短期的前兆現(xiàn)象。地震觀測并不適合于這個目的，因為地震儀只能檢測到已經(jīng)發(fā)生的地震的訊息。要達到這個目標，不僅需要進行地殼變動觀測，還需要對地下水、氡等氣體的釋放、地磁場和大地電流的異常變化進行非地震觀測。地震學專家們其實對此心知肚明，但卻無法轉(zhuǎn)換思路，仍然沿用了既定路線，重視地震觀測。
就在實用化這個名目下，地震觀測得以進一步加強。雖然明知這并不適用于短期預報，還是想要不斷增加觀測點，不斷跟上儀器更新?lián)Q代的步伐。就這樣，許多地震研究人員迷失在觀測業(yè)務之中，逐漸忘記原本的研究目的。我實際目睹了這種狀況。這樣是產(chǎn)生不了成果的。于是在以后的5年計劃中，都會牽強附會，謳歌其間取得的或許并沒有實質(zhì)性內(nèi)容的進步和發(fā)展。
而另一方面在海外，前蘇聯(lián)關注種種前兆現(xiàn)象展開諸多研究，中國的海城地震（1975年M7.4地震）取得了在中短期預報方面的戲劇性的成功，美國出現(xiàn)了Scholz理論看似能夠統(tǒng)一說明前兆現(xiàn)象 70年代充斥著樂觀論調(diào)，認為解決短期地震預報難題已指日可待。彼時日本正在推進第2、第3次計劃。這種樂觀論調(diào)沒有持續(xù)多久，中國在唐山大地震（1976年M7.8地震）中沒能成功進行短期預報，死亡人數(shù)超過20萬人。其實，除海城地震以外，再沒有對一次地震成功做出過預報。其后，Scholz理論失勢，在70年代后期的美國及其他許多國家，悲觀論調(diào)卷土重來，占領了主導地位。
美國大多數(shù)地震都發(fā)生在加利福尼亞的圣安德烈斯斷層帶上，自從那里開始觀測以來，有一處幾乎每22年都會發(fā)生6級地震。于是，地震學專家們在這里鋪設了大型的觀測網(wǎng)。1985年預報未來5年內(nèi)將發(fā)生6級的地震，7年過去了，這個預報時間范圍縮短到了72小時以內(nèi)。然而，地震沒有發(fā)生。6級地震在12年后的2004年發(fā)生。由于預測周期約為22年，所以這次地震的長期、中期和短期預報都失敗了。
與美國形成對照的是俄羅斯等前蘇聯(lián)各國、中國、希臘、意大利、法國、墨西哥、土耳其、印度等國，盡管也彌漫著悲觀論調(diào)，但這些國家現(xiàn)在仍然執(zhí)著地進行著短期預報的研究。
3 不進行預報的“預報計劃”
讓我們再回歸主題。究竟是什么導致日本進行的這個國家規(guī)模的地震預報計劃淪為“根本不進行地震預報研究”的計劃的呢？
先說說我的結(jié)論吧。日本的地震預報計劃從始至終進行的都是不適于短期預報的地震觀測，因此，也未能預報出1995年的阪神·淡路大地震。面對日益增多的批判聲音，從各種層面對預報計劃進行了重新探討，并頭一次在一直不處于領導地位的新一代研究人員的主導下進行了重新探討。在熱烈討論之后，得出了“將研究重點從對前兆現(xiàn)象的探索轉(zhuǎn)移到對地震現(xiàn)象全過程的基礎研究上”的結(jié)論。從樂觀論到悲觀論、從積極論到消極論——這是一個典型的回歸現(xiàn)象。
其結(jié)果就是，短期預報被暫時擱置，1999年啟動了題為“為實現(xiàn)地震預報的新觀測研究計劃”的新計劃，現(xiàn)在正處于第3次計劃的實施過程中。他們的意見是：地震預報誰也做不到，所以也不做研究。
然而，他們的討論前提是：以往的計劃總是在尋找前兆。而筆者要說的是，這是對事實的錯誤認識。幾乎沒人探索過真正的前兆現(xiàn)象，但是，在過去的數(shù)十年間，表面上都在為檢測前兆現(xiàn)象而努力，現(xiàn)在就沒法否認這個“事實”，于是理由就變成：前兆檢測沒能成功。這個困難沒人能夠克服，目前還是先別做了。進而整個機構(gòu)選擇了一個安全的落點：在今后的地震預報研究中，集中力量進行基礎研究。
但是，這就給 “完全停止所有短期預報研究”提供了一個正當化的理由，著實令人擔憂。就這樣，在基礎觀測的名目下，確立了一個“當前無需做短期預報，但卻能獲取更多預算（現(xiàn)在為1年100億日元）的體制”。新計劃雖然標榜“為實現(xiàn)地震預報”，卻對地震預報敬而遠之。
與民眾的福祉、安全密切相關的國家基本方針發(fā)生了如此重大的變化，然而，大多數(shù)民眾并不了解這一事實。即使現(xiàn)在，他們必定依然相信在這一年數(shù)百億的大規(guī)模預算和大量研究人員的支撐下，“日本在拼命地進行著地震預報研究”。這種情況實在令人擔憂。
4 唯一極力進行短期預報的東海地震
在悲觀論蔓延的情況下，氣象廳依然通過持續(xù)進行大規(guī)模觀測（應變測量儀約50臺、伸縮儀約10臺、傾斜儀約50臺）而極力進行短期預報的唯一一個地震就是東海地震。因為法律規(guī)定了這樣的義務。東海、東南海地區(qū)大地震間隔約為100年到150年，1976年神戶大學教授（時任東京大學助教）石橋克彥指出“下一次將會發(fā)生8級地震”（參照圖2，帶有？的地震指的就是它）。
為了應對預計會帶來的巨大災害，政府于1978年制定了“大規(guī)模地震對策特別措施法”，決定在作出短期臨震預報的前提下應采取的對策。氣象廳通過東海地區(qū)的大型觀測網(wǎng)保持24小時監(jiān)控，判定會（地震防災對策強化地區(qū)判定會）基于該數(shù)據(jù)向內(nèi)閣總理大臣進言，一旦內(nèi)閣總理大臣發(fā)出警戒宣言，原則上說來所有鐵路、銀行、郵局、醫(yī)院和學校就要立即停業(yè)。
然而，“預報”做出后已經(jīng)過了40年，東海地震還是沒有發(fā)生，連警戒宣言都沒有發(fā)布過。中長期預報失靈了，短期預報是否可行尚未可知。這是一塊試金石。東海、東南海、南海區(qū)域連大型海嘯都發(fā)生過了，發(fā)生大地震是遲早的事情，甚至還有人指出海嘯和地震有可能相繼發(fā)生。
關于東海地震，還有人從地震發(fā)生的理論模型出發(fā)，談到應該如何觀測臨震預滑（pre－slip）等情景模擬。震源模型確定：當發(fā)生大地震之前，會出現(xiàn)緩慢的滑動。其實這在最近實際發(fā)生的大地震（阪神·淡路大地震，2003年的十勝外海M8.0地震，等）中并沒有被觀測到（注：2011年3月11日東北太平洋9.0級巨震前也未觀測到預滑）。
圖2 東海地震、南海地震的震中和歷史
阪神·淡路大地震發(fā)生以后又撥下巨額預算，現(xiàn)在分布在日本全國。2 000個地震觀測點，全世界的地震學者都從中得益，而且還建造了1 000多處GPS基站，能實時掌握日本地面的動向。此外，為了在發(fā)生大地震的南海海溝調(diào)查震源的實際狀況，全世界最大的深海探測船“地球”號一直在進行探測和挖掘。最近成為這些研究的主導力量的年輕人確實十分活躍。
如上所述，地震的基礎研究取得了長足的進步，然而，“短期預報”研究卻依然幾乎得不到任何支持。在國策研究中，獨立行政法人得到的研究經(jīng)費多達數(shù)百億日元，而真正承擔研究主要任務的大學相關預報項目在研究規(guī)模達到200人左右的情況下每年獲得的經(jīng)費支持僅僅停留在4億日元的水平，其中撥給短期預報研究的經(jīng)費更是少得可憐，不過1 000萬日元左右。
5 阪神·淡路大地震后短期預報提上議事日程
沒有任何依據(jù)的預知、預測屬于求神問卜的世界，要實現(xiàn)科學的預報則需要捕捉到某些前兆現(xiàn)象。為此，首先需要做的是監(jiān)視大地中應變積累隨時間的增加狀況。事實上，認為“東海地震可以預知”的唯一根據(jù)是1944年東南海地震（M7.9）發(fā)生前，在靜岡縣掛川發(fā)現(xiàn)的異常隆起。能夠測定到地底深處應變變動的現(xiàn)代化的深井地震觀測對東海地震以外的地震應該也能發(fā)揮作用。也許我們不應該因為看到光靠地震儀的部署似乎沒什么發(fā)現(xiàn)就放棄對前兆的探尋。重要的是應對前兆現(xiàn)象進行全面深入的研究。
話說回來，其實前兆現(xiàn)象未必就是引發(fā)地震的主要原因。比如，我們很難想象大地電流異常會導致地震發(fā)生。前兆現(xiàn)象只要是那些因為逐漸增強的應力而發(fā)生在地震前的現(xiàn)象就行。即便無法弄清“地震破壞核的形成”等與實際地震發(fā)生的機理，“短期預報”依然是可能的。這個視角非常重要，并且也需要有徹底的基礎研究作為支撐。那么，究竟存在怎樣的前兆現(xiàn)象？
不可否認的短期前兆除了一些宏觀異常以外，還有氡氣、二氧化碳的氣體釋放、地下水水位變動、電磁波變動等非力學現(xiàn)象。地震預報的主要流派對此持無可無不可的態(tài)度，根本不把它們當回事，其實在神戶醫(yī)科大學觀測到的氡氣的異常釋放非常顯著（圖3）。
圖3 阪神·淡路大地震前在神戶觀測到的氡氣濃度異常
阪神·淡路大地震在電磁波前兆觀測方面也留下了劃時代的成果。1980年代，當?shù)卣饘W專家的地震觀測悲觀論占據(jù)上風的時候，同一時期在世界各地開始了對地震相關電磁波現(xiàn)象的有組織的研究?，F(xiàn)在該研究已經(jīng)發(fā)展成一個非?；钴S的研究領域——“地震電磁波學”。眾所周知，當物品損壞時會產(chǎn)生電流、發(fā)出光芒，其實在損壞前也會發(fā)生類似現(xiàn)象。
筆者之所以在1984年忽然意識到地震短期預報的可能性，源于跟VAN法的接觸。VAN法是由Varotsos、Alexopoulos以及Nomicos 3位希臘物理學家創(chuàng)始的方法。他們指出：通過對地下流通的大地電流持續(xù)進行連續(xù)、多點觀測，就能發(fā)現(xiàn)地震前出現(xiàn)的信號，大致了解震源、震級和發(fā)生時期。這幾乎是唯一一個在近30年間不斷產(chǎn)生實際成果的短期地震預報方式，不論在實證方面還是在理論方面都是世界上最為確定的方法。以地震發(fā)生時間在數(shù)小時到一個月間、震中位置在100km以內(nèi)、震級在0.7以內(nèi)為成功基準的話，通過這個方法他們幾乎成功預報了希臘發(fā)生的所有5.5級以上的地震。
這是一個非常令人震驚的方法，筆者也曾有幸數(shù)次在現(xiàn)場目睹它的成功。然而，盡管VAN法獲得了希臘人民的信賴，但也許因為創(chuàng)始人不是地震學專家（物理學家），他們在地震學界不太被認可。但在最近，事實證明全世界的地震現(xiàn)象都屬于非線性物理學的臨界現(xiàn)象，使得對這個方法的評價急劇飆升。
當然，地震電磁波學的先驅(qū)主要都是物理學家、電氣通訊工程學家、天文學家等等，而不是地震學專家。在日本，也有幾位研究人員進行各種頻段電磁波的觀測，只是與地震預報國家計劃毫不相關，并且也缺乏相互間的協(xié)作。但是，在阪神·淡路大地震發(fā)生以后，通過對比各自的測定結(jié)果，地震前兆現(xiàn)象自然就浮出了水面。
電磁波方面的前兆大致可以分為兩種，每種都跟寬頻帶領域相關。其一是來自震源的信號，其二是人工電磁波，比如電波的傳播異常。
后者就是震源上空電磁波的傳播路徑性質(zhì)的變化。地震前從震源發(fā)出電磁信號是容易理解的，但在地震前發(fā)生在地下數(shù)公里的震源是否真的就會影響到電波的通道（如高達100km上空的性質(zhì)）呢？這就有些匪夷所思了。不過，觀測事實卻強烈地顯示了這一點。最近，巖石圈－大氣層－電離層相互作用在國際上也成為了最前端的研究主題（圖4）。高頻段（FM電波）傳播相關現(xiàn)象是由八岳南麓天文臺的串田嘉男發(fā)現(xiàn)的，屬于純粹發(fā)生在日本的現(xiàn)象。現(xiàn)在其他研究人員也在開始對其進行進一步的研究，北海道大學森谷武男博士等人的成果已經(jīng)逐漸接近實用化階段。
圖4 短期預報所需觀測概念圖
說到實用化，同樣關于電波傳播的，還有電氣通信大學的早川正士教授等人進行的低頻段領域的前兆研究。據(jù)說由于是對電波異常進行觀測，如今應該已經(jīng)可能預報日本全國的地震，因此，他們創(chuàng)建了公司，并將在近期內(nèi)開始預報信息的有償提供。獲取的利益將用以充實少得可憐的研究經(jīng)費，以便繼續(xù)進行研究。地震預報原本是和社會密切相關的實用性研究。只要是正當?shù)目茖W，這條道路就是正確并有望成功的。
從與社會的關系來講，最近也有因為“沒有預報”而被追究責任，并被判過失致死罪的消息鬧得沸沸揚揚。那就是2009年發(fā)生在意大利，死亡300人的拉奎拉地震（M6.3）。國際上也傳出了擁護科學家的聲音，表示不應當追究科學家未能預報的責任。然而，據(jù)說當時的實際情況是，地震活動已經(jīng)持續(xù)了半年，民眾的不安情緒日益高漲。就在地震發(fā)生1周前，政府委員會的學者在電視上告訴大家：“不會發(fā)生大地震的，放心吧?！比绻@種傳言屬實的話，那就不是沒有預報，而是做出了錯誤的預報讓大家“放心”。并且，如果他們平常就堅持無法預報的論調(diào)的話，這種行為就不可原諒了。我的話題又扯遠了。
如果上層大氣·電離層發(fā)生異常狀況，就應該進行實地測量。事實上，經(jīng)臺灣中央大學的劉正彥教授和東京學蕓大學的鴨川仁博士等人證實，電離層的電子密度在大地震發(fā)生的數(shù)日前會減少。而另一方面，法國在2004年發(fā)射了小型衛(wèi)星DEMETER，用以觀測電離層的異常狀況，并已在全世界9 000個4.8級以下的地震中，發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生數(shù)小時前電離層內(nèi)VLF段電波強度有所降低。
6 擱淺的地震綜合前沿計劃
阪神·淡路大地震發(fā)生以后，在日本地震預報研究尚處于摸索階段時，由于爭取到了幾位理解人士，當時的科學技術(shù)廳啟動了“地震綜合前沿計劃”，為理化學研究所出資，推動大地電流和地磁場觀測為中心的研究。我們在萬分感激之下，招募同仁以東海大學為據(jù)點負責整個項目。還有當時的宇宙開發(fā)事業(yè)團出資資助關于電波傳播異常的研究，前面提到的早川正士教授成為研究負責人。
筆者這一組人在全日本部署了許多VAN觀測點，一股腦兒地鉆進了觀測工作中。比如巖手山麓的觀測點一天突然觀測到明顯的信號，兩周后就發(fā)生了6級地震。這恐怕就是前兆了。2000年三宅島火山爆發(fā)時，伊豆群島海域發(fā)生了大規(guī)模群發(fā)地震。我們在其兩年半前就在新島部署了大地電流觀測點，在2000年發(fā)生群發(fā)地震的兩個月前，觀測數(shù)據(jù)突然發(fā)生了變化。除此以外，也有好幾個類似的事例。VAN法同樣適用于日本。
有了這些成果，我們也受到了國際外部評估委員會的好評。然而，為時已晚，“政府”的基本方針已定，認定“短期預報不可行”，拒絕了我們延長計劃的申請。當我們向負責的官員咨詢“為什么評估良好的計劃不能繼續(xù)”時，給我們的回答是“無需再議。你們那是科學評估，我們這是行政評估。”這就是日本的評估體系的現(xiàn)實，疲于評估、手續(xù)繁瑣。
如此一來，我們部署在全國的40多個觀測點被迫關張大吉。那些放棄穩(wěn)定職業(yè)、從全國各地前來支持我們的同仁志士也陷入失業(yè)的漩渦。如今，我們只是些茍延殘喘的漏網(wǎng)之魚。一位失業(yè)同仁回返故鄉(xiāng)，成為市議會議員，在工作之余仍然矢志研究，并在最近剛剛拿到了學位。這樣的市議會議員如今在全世界也是罕見的吧。
宇宙開發(fā)事業(yè)團支持的項目也和我們經(jīng)歷了同樣的命運。2002年以后，“政府”預算完全中斷。一般的科研經(jīng)費只要研究人員申請并通過審查就可以領到研究資金。然而，現(xiàn)在文部科學省的科研項目中只有“地震災害和預測”這個細項，卻沒有明確顯示“地震預報”的內(nèi)容。這很大程度上打擊了有志從事“地震預報”研究者的申請積極性，而且，預報研究的申請無法通過審查已經(jīng)成為一般常識。
今年適逢十年一度的細項重審的年度，地震學會也收到了添加“地震預報”細項的提議，然而，在代議員會上，強烈反對意見占據(jù)了優(yōu)勢。他們口口聲聲堅持“既然已經(jīng)排除出去了就沒必要一切回到從前?！薄翱蒲薪?jīng)費是促進科學研究的費用，不適合資助預報這種學術(shù)外的東西?！薄暗卣痤A報有特別預算的支持資金已經(jīng)夠多了，沒必要又從科研經(jīng)費中撥款支持?！闭媸遣恢?！
不過，我們并沒有放棄研究。非但如此，依靠這些少得可憐的研究經(jīng)費，我們展開了積極的國際共同研究，還舉辦了國際會議。事實上，地球物理學最大的國際組織IUGG，2001年還設立了“地震與火山電磁研究：EMSEV”工作委員會，筆者擔任了首屆委員長，現(xiàn)由東海大學的長尾年恭教授擔任秘書長。地震電磁學研究方法并非無懈可擊，其中也存在著大量問題。正因為如此才需要研究，并且需要進行“基礎研究”。
最后講一件趣事。我們難以想象電磁前兆現(xiàn)象會引發(fā)地震，但對地下人為施加強力電流似乎能夠誘發(fā)地震。俄羅斯人曾經(jīng)做過一個實驗，在前蘇聯(lián)領土吉爾吉斯斯坦的天山山脈向地下輸入2.8kA的電流，他們觀察到第3天開始地震增加，這種現(xiàn)象在數(shù)日內(nèi)平復。也就是說發(fā)生了能量100萬倍于輸入電流能量的地震。因此，可以斷定：電流不是造成地震的原因，但是的確起到了刺激并誘發(fā)地震的作用。
既然如此，日本似乎也有可能在東京大地震或東海大地震發(fā)生前找到平緩地震能量釋放的方法。預報無法進行實驗，但控制可以。實驗物理學家可能進行這方面的實驗，甚至有可能控制走在預報之前。然而，可怕的是，萬一誘發(fā)大地震怎么辦？這才是需要基礎研究發(fā)揮重要作用的地方。近期內(nèi)，為了推進與吉爾吉斯斯坦的共同研究，我們將再度前往當?shù)亍?/p>
7 這次可不相同
“地震短期預報”的確不容易，但它不同于長生不老藥和永動機的研究，只是普通意義上的科學作業(yè)，成功是完全可以指望的。但是，為此卻迫切需要改革，以擺脫現(xiàn)在這種缺乏研究的體制。我們并不是要求停止地震觀測。短期預報的主角不是地震觀測，在這種意識的前提下，我們只想呼吁哪怕?lián)芙o我們1%的人員和預算進行“短期預報”研究。
地震預報的歷史是樂觀論和悲觀論反復的歷史，這是一個發(fā)人深省的事實。然而，我們所提倡的短期預報可能論和以往的回歸樂觀論有本質(zhì)性的區(qū)別。以往的樂觀論都是在地震學范疇內(nèi)展開的。在地震學范疇里無法實現(xiàn)短期預報，因此，悲觀論理所當然一直占據(jù)上風。偶然的一兩次成功才給了樂觀論抬頭的機會，但勢必不會長久。即便是在海城地震中取得巨大成功，那也是因為有了許多宏觀異常和前震的支持，這在沒有前震的唐山大地震中就失敗了。歸根結(jié)底，現(xiàn)在還沒有一個僅僅靠地震學成功預報的地震。
但我們這次的經(jīng)歷是不同的。因為真正出現(xiàn)了以科學手法捕捉短期前兆的人，并且事實上已經(jīng)成功地預報了大量地震?？傊?，就是“你們的悲觀論沒有錯，但我們是能夠成功預報的”。
但是，日本的地震預報計劃仍然需要一場根本性的意識變革。與占據(jù)了固體地球物理學首位的地震學相比，地震預報學還是一門剛剛嶄露頭角的跨學科科學。需要我們認識到地震學和地震預報學屬于“不同學問”，為實現(xiàn)跨學科短期預報而集中力量進行教育和研究。
即便是地震電磁場，在進入多頻段觀測體系的全國部署階段時，也會需要以數(shù)十億計的資金投入。不過現(xiàn)在尚處于研究階段，還無需如此巨額的投入。研究經(jīng)費少上一位數(shù)甚至更多都沒有關系。而且，從我們研究團隊的現(xiàn)狀來看，比起10億日元的一次性研究經(jīng)費支持，每年1億日元、10年持續(xù)的經(jīng)費支持更為理想。
對我們來說，短期預報是包括在學問研究射程之內(nèi)的，問題在于沒有推動該項研究的人才。即便有了人才，已有的系統(tǒng)卻沒有給有志短期預報的研究人員準備職位。這是目前面臨的最大的問題。要突破和解決這個問題，首先需要在一兩所大學創(chuàng)立由適當成員組成的地震預報學部門。幸運的是，我們還有能擔當此任的失業(yè)的優(yōu)秀研究人員。他們從事的研究和教育將為實現(xiàn)下一代實用性預報而培養(yǎng)人才。聽起來似乎來日方長，但畢竟研究的源頭是人，培養(yǎng)人的是教育。教育培養(yǎng)人才速度之快有時出乎眾人的預料。
人口急劇增加、經(jīng)濟有望高速發(fā)展的亞洲、中東和中南美地區(qū)是地震頻發(fā)區(qū)，“短期地震預報”必將為這些地區(qū)的居民帶來放心、安全的生活。這也是日本應該并可能做到的最大的國際貢獻。
譯自：中央公論.2011年4月號：196－208
原題：どうする！日本の地震予知
（北京語言大學外國語學院 文 俊 譯；朱傳鎮(zhèn) 校）
（譯者電子信箱，文 ?。簀unwenjw＠hotmail.com）
P315；
A；
10.3969/j.issn.0235－4975.2011.11.003
2011－10－24。
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上田誠也
（日本學士院院士，東京大學名譽教授）
日本的地震預報將何去何從?。?/p>
上田誠也
（日本學士院院士，東京大學名譽教授）
各位讀者想必都深信日本一直在進行地震預報的研究吧？事實卻與大家心中所想的大相徑庭。我們無需浪費口舌強調(diào)預報地震有多么重要，要知道一旦遭遇地震，損失的不僅是大量的財產(chǎn)，還有眾多寶貴的生命。要減輕地震災害造成的影響，需要從加強建筑和基礎設施的抗震性能以及預報地震這兩方面入手。
在日本，第一個方面得到了大力推進。即便如此，大地震仍然時常帶來巨大的危害。但凡能提前一天、甚至一個小時預報到地震，就能挽救無數(shù)生命。也正是出于這個理由，所有輿論調(diào)查都表明，人們認為提高預報地震的能力是最緊迫的課題。
然而，就是我們這個號稱擁有全世界獨一無二的地震觀測網(wǎng)的國家，目前還沒有一次成功預報地震的經(jīng)驗。不，應該說是從來沒有進行過預報。而在另一方面，國家級地震預報研究項目早在數(shù)十年前就已啟動。這只能說明，日本并未進行真正意義上的預報研究。
原因何在？問題出在哪里？我們該采取什么對策來解決這個問題？——這正是筆者要在本文中討論的主題。
筆者個人在東京大學地震研究所工作了近30年，一直從事地球板塊構(gòu)造運動的研究，跟地震預報沒有直接關系。但是，直到自己快退休了，才因為一個偶然的原因意識到地震預報的重要性，因此，筆者在國家級地震預報研究項目中從未登上過領導的舞臺。以下見解純屬少數(shù)意見，但其正確性卻是可以保證的。論述過程中還會時不時地脫離主線聊到別的內(nèi)容，望各位海涵。
1 短期預報才是王道
地震是大地的震動，是伴隨著地下巖層的破壞而發(fā)生的震動，又叫地震波。這里所謂的破壞，指的就是斷層由于巖層所受應力而發(fā)生的急劇錯動。阪神·淡路大地震（即兵庫縣南部地震）時，淡路島的野島斷層的錯位有1～2m。板塊構(gòu)造理論認為：各板塊以每年數(shù)厘米的速度緩慢運動時，由相互擠壓和滑動在板塊之間產(chǎn)生應力，當應力積累到一定程度，板塊邊界就會斷裂發(fā)生地震。
20世紀后半葉，板塊構(gòu)造理論給地球科學帶來了革命。該理論揭示：在大約100km厚的地球表層由數(shù)十個相對運動的板塊組成。全世界的地震主要都發(fā)生在各板塊的交界處。由于太平洋板塊和菲律賓海板塊匯聚并在日本列島向下俯沖，導致全世界大約10%的地震都發(fā)生在日本地區(qū)（圖1）。
圖1 日本周邊的板塊分布
通過以上說明大致了解了地震發(fā)生的原因。然而，僅僅了解現(xiàn)象的含義及其原因是遠遠不能進行預測的，這是個普遍的道理，不僅適用于股票市場，也適用于人的生死。根據(jù)時間的長短，地震預報大致可以分為長期 （10年以上）、中期（數(shù)年）和短期（1年以內(nèi)）這3種。所謂長期或中期預報，指的是依據(jù)以往經(jīng)驗做出概率預測，預報今后的x年里將在A地區(qū)發(fā)生M 級地震的概率。這兩種預報在進行城市規(guī)劃和設定地震保險費時可資參考，但預報的終究不過是概率。本文主要聚焦于“短期預報”。這才是直接關系民眾存亡的預報，是科學領域的最高挑戰(zhàn)。
最近，“緊急地震速報”成為人們話題的焦點。然而，遠離震源、有時間發(fā)布警告的情況下是不會有巨大的損失發(fā)生的，而一旦在近處發(fā)生大地震，能發(fā)布警報的時間又幾近于零。在督促大工廠和精密機械停止作業(yè)、命令新干線和高速行駛車輛減速、以及幫助正在進行中的外科手術(shù)采取應急措施方面，“緊急地震速報”可能有一定的作用。然而，這并不是真正的地震預報。
所謂地震預報，必須能在一定程度上精確地顯示地震發(fā)生的時間、地點和強度這3項內(nèi)容，否則就失去了意義。只是預言“日本將會發(fā)生大地震”是沒有意義的，同理，上述3項內(nèi)容也是缺一不可的。根據(jù)目的和社會狀況的不同，對精確程度的要求也是有差別的。從目前預報技術(shù)的能力來看，時間、地點、強度的精確度分別應該能夠達到數(shù)日、100km半徑以及震級在1級以內(nèi)。
在這里需要對地震的規(guī)模、烈度和震級（magnitude）稍加說明。所謂烈度，指的是某個特定地點振動的激烈程度。而震級（M）指的則是地震能量的規(guī)模。它們的關系跟電燈照射下某一處的亮度（lux）和電燈的瓦數(shù)的關系是同樣的。
還需順帶提到的是，震級低的地震數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢，然而，釋放能量的絕大部分還是來自少數(shù)幾次大地震。因為震級高一級，地震的頻度也會降為1/10，然而，其釋放的能量卻會提高到30倍。一次震級為7的地震所釋放的能量，可以抵得上1 000次震級為5的地震釋放的能量。
還是回到主題，上述地震預報的3項內(nèi)容當中，最難的是時間，并且，該項內(nèi)容是地震預報的核心內(nèi)容。地點、強度兩項均能基于以往的地震觀測和對板塊構(gòu)造理論的理解做出一定的預測，但對短期預報，過去的震例卻用處不大。檢測到前兆現(xiàn)象是最重要的。
2 地震預報迷失的歷史
還是否認？——地震預報的歷史也可以稱得上是這兩種立場相互沖突的歷史。
日本于1880年創(chuàng)設了全世界第一個地震學會。1891年發(fā)生了濃尾地震（M8.0），翌年設立了“震災預防調(diào)查會”。
其后，圍繞著關東地震，大森房吉（東京帝國大學地震學教授）和今村明恒（東京帝國大學地震學副教授）間展開了那場有名的“預報之爭”。1905年，今村在他的論文中提到今后50年內(nèi)關東將有可能發(fā)生大地震。這個觀點為當時的媒體所利用，助長了社會不安情緒的蔓延。今村的上司大森不斷攻擊他，將其觀點視為“妖言惑眾”。然而，就在
有關地震發(fā)生前的異常現(xiàn)象早在古希臘和《日本書紀》就有過記載。這些不依賴于觀測設備、僅僅依靠人類感官察覺到的現(xiàn)象又被稱為宏觀異常，即使在現(xiàn)代仍然能看到許多相關報告。所有這些報告不可能都有意義，但其中也不乏難以否認的事實。該承認1923年發(fā)生了關東大地震。當時大森正在出席澳大利亞的國際會議，在當?shù)伢@訝地看到地震計的振動后，他急忙趕回國內(nèi)，向今村致歉。這個事件貌似象征著預報派的勝利，其實今村當時屬于少數(shù)派。
關東大地震發(fā)生以后，“震災預防調(diào)查會”被廢除。1925年，東京帝國大學地震研究所成立。當時特別重視地震學的基礎性研究和減災方法的研究。
地震預報研究真正迎來轉(zhuǎn)機是在1962年左右。在由坪井忠二、河達清夫、荻原尊禮等地震學先賢主導描繪的藍圖的基礎上，1965年“地震預報研究計劃”作為國家計劃納入預算計劃（第一年預算額度為2.1億日元）。1964年發(fā)生的新瀉地震（M7.5）在其中起到了推波助瀾的作用。
計劃的內(nèi)容是要嘗試所有貌似有望的觀測方式。要大力加強大地測量、地震、活斷層調(diào)查、地磁場和大地電流觀測等等。國立大學集中資金和人員建設和完善微小地震和極微小地震觀測網(wǎng)。計劃剛剛啟動，1965年至1967年間就發(fā)生了松代群發(fā)地震、1968年發(fā)生了十勝外海地震（M7.9），損失慘重。這支持了積極推進計劃的觀點，使預報實用化被提上議事日程。于是從第2次計劃開始，去掉了“地震預報研究計劃”中的“研究”二字，成了“地震預報計劃”。這種動向也是追趕世界樂觀潮流的一個結(jié)果，只是沒人會想到其中存在一個陷阱。
實用的預報是短期預報，為此需要捕捉短期的前兆現(xiàn)象。地震觀測并不適合于這個目的，因為地震儀只能檢測到已經(jīng)發(fā)生的地震的訊息。要達到這個目標，不僅需要進行地殼變動觀測，還需要對地下水、氡等氣體的釋放、地磁場和大地電流的異常變化進行非地震觀測。地震學專家們其實對此心知肚明，但卻無法轉(zhuǎn)換思路，仍然沿用了既定路線，重視地震觀測。
就在實用化這個名目下，地震觀測得以進一步加強。雖然明知這并不適用于短期預報，還是想要不斷增加觀測點，不斷跟上儀器更新?lián)Q代的步伐。就這樣，許多地震研究人員迷失在觀測業(yè)務之中，逐漸忘記原本的研究目的。我實際目睹了這種狀況。這樣是產(chǎn)生不了成果的。于是在以后的5年計劃中，都會牽強附會，謳歌其間取得的或許并沒有實質(zhì)性內(nèi)容的進步和發(fā)展。
而另一方面在海外，前蘇聯(lián)關注種種前兆現(xiàn)象展開諸多研究，中國的海城地震（1975年M7.4地震）取得了在中短期預報方面的戲劇性的成功，美國出現(xiàn)了Scholz理論看似能夠統(tǒng)一說明前兆現(xiàn)象 70年代充斥著樂觀論調(diào)，認為解決短期地震預報難題已指日可待。彼時日本正在推進第2、第3次計劃。這種樂觀論調(diào)沒有持續(xù)多久，中國在唐山大地震（1976年M7.8地震）中沒能成功進行短期預報，死亡人數(shù)超過20萬人。其實，除海城地震以外，再沒有對一次地震成功做出過預報。其后，Scholz理論失勢，在70年代后期的美國及其他許多國家，悲觀論調(diào)卷土重來，占領了主導地位。
美國大多數(shù)地震都發(fā)生在加利福尼亞的圣安德烈斯斷層帶上，自從那里開始觀測以來，有一處幾乎每22年都會發(fā)生6級地震。于是，地震學專家們在這里鋪設了大型的觀測網(wǎng)。1985年預報未來5年內(nèi)將發(fā)生6級的地震，7年過去了，這個預報時間范圍縮短到了72小時以內(nèi)。然而，地震沒有發(fā)生。6級地震在12年后的2004年發(fā)生。由于預測周期約為22年，所以這次地震的長期、中期和短期預報都失敗了。
與美國形成對照的是俄羅斯等前蘇聯(lián)各國、中國、希臘、意大利、法國、墨西哥、土耳其、印度等國，盡管也彌漫著悲觀論調(diào)，但這些國家現(xiàn)在仍然執(zhí)著地進行著短期預報的研究。
3 不進行預報的“預報計劃”
讓我們再回歸主題。究竟是什么導致日本進行的這個國家規(guī)模的地震預報計劃淪為“根本不進行地震預報研究”的計劃的呢？
先說說我的結(jié)論吧。日本的地震預報計劃從始至終進行的都是不適于短期預報的地震觀測，因此，也未能預報出1995年的阪神·淡路大地震。面對日益增多的批判聲音，從各種層面對預報計劃進行了重新探討，并頭一次在一直不處于領導地位的新一代研究人員的主導下進行了重新探討。在熱烈討論之后，得出了“將研究重點從對前兆現(xiàn)象的探索轉(zhuǎn)移到對地震現(xiàn)象全過程的基礎研究上”的結(jié)論。從樂觀論到悲觀論、從積極論到消極論——這是一個典型的回歸現(xiàn)象。
其結(jié)果就是，短期預報被暫時擱置，1999年啟動了題為“為實現(xiàn)地震預報的新觀測研究計劃”的新計劃，現(xiàn)在正處于第3次計劃的實施過程中。他們的意見是：地震預報誰也做不到，所以也不做研究。
然而，他們的討論前提是：以往的計劃總是在尋找前兆。而筆者要說的是，這是對事實的錯誤認識。幾乎沒人探索過真正的前兆現(xiàn)象，但是，在過去的數(shù)十年間，表面上都在為檢測前兆現(xiàn)象而努力，現(xiàn)在就沒法否認這個“事實”，于是理由就變成：前兆檢測沒能成功。這個困難沒人能夠克服，目前還是先別做了。進而整個機構(gòu)選擇了一個安全的落點：在今后的地震預報研究中，集中力量進行基礎研究。
但是，這就給 “完全停止所有短期預報研究”提供了一個正當化的理由，著實令人擔憂。就這樣，在基礎觀測的名目下，確立了一個“當前無需做短期預報，但卻能獲取更多預算（現(xiàn)在為1年100億日元）的體制”。新計劃雖然標榜“為實現(xiàn)地震預報”，卻對地震預報敬而遠之。
與民眾的福祉、安全密切相關的國家基本方針發(fā)生了如此重大的變化，然而，大多數(shù)民眾并不了解這一事實。即使現(xiàn)在，他們必定依然相信在這一年數(shù)百億的大規(guī)模預算和大量研究人員的支撐下，“日本在拼命地進行著地震預報研究”。這種情況實在令人擔憂。
4 唯一極力進行短期預報的東海地震
在悲觀論蔓延的情況下，氣象廳依然通過持續(xù)進行大規(guī)模觀測（應變測量儀約50臺、伸縮儀約10臺、傾斜儀約50臺）而極力進行短期預報的唯一一個地震就是東海地震。因為法律規(guī)定了這樣的義務。東海、東南海地區(qū)大地震間隔約為100年到150年，1976年神戶大學教授（時任東京大學助教）石橋克彥指出“下一次將會發(fā)生8級地震”（參照圖2，帶有？的地震指的就是它）。
為了應對預計會帶來的巨大災害，政府于1978年制定了“大規(guī)模地震對策特別措施法”，決定在作出短期臨震預報的前提下應采取的對策。氣象廳通過東海地區(qū)的大型觀測網(wǎng)保持24小時監(jiān)控，判定會（地震防災對策強化地區(qū)判定會）基于該數(shù)據(jù)向內(nèi)閣總理大臣進言，一旦內(nèi)閣總理大臣發(fā)出警戒宣言，原則上說來所有鐵路、銀行、郵局、醫(yī)院和學校就要立即停業(yè)。
然而，“預報”做出后已經(jīng)過了40年，東海地震還是沒有發(fā)生，連警戒宣言都沒有發(fā)布過。中長期預報失靈了，短期預報是否可行尚未可知。這是一塊試金石。東海、東南海、南海區(qū)域連大型海嘯都發(fā)生過了，發(fā)生大地震是遲早的事情，甚至還有人指出海嘯和地震有可能相繼發(fā)生。
關于東海地震，還有人從地震發(fā)生的理論模型出發(fā)，談到應該如何觀測臨震預滑（pre－slip）等情景模擬。震源模型確定：當發(fā)生大地震之前，會出現(xiàn)緩慢的滑動。其實這在最近實際發(fā)生的大地震（阪神·淡路大地震，2003年的十勝外海M8.0地震，等）中并沒有被觀測到（注：2011年3月11日東北太平洋9.0級巨震前也未觀測到預滑）。
圖2 東海地震、南海地震的震中和歷史
阪神·淡路大地震發(fā)生以后又撥下巨額預算，現(xiàn)在分布在日本全國。2 000個地震觀測點，全世界的地震學者都從中得益，而且還建造了1 000多處GPS基站，能實時掌握日本地面的動向。此外，為了在發(fā)生大地震的南海海溝調(diào)查震源的實際狀況，全世界最大的深海探測船“地球”號一直在進行探測和挖掘。最近成為這些研究的主導力量的年輕人確實十分活躍。
如上所述，地震的基礎研究取得了長足的進步，然而，“短期預報”研究卻依然幾乎得不到任何支持。在國策研究中，獨立行政法人得到的研究經(jīng)費多達數(shù)百億日元，而真正承擔研究主要任務的大學相關預報項目在研究規(guī)模達到200人左右的情況下每年獲得的經(jīng)費支持僅僅停留在4億日元的水平，其中撥給短期預報研究的經(jīng)費更是少得可憐，不過1 000萬日元左右。
5 阪神·淡路大地震后短期預報提上議事日程
沒有任何依據(jù)的預知、預測屬于求神問卜的世界，要實現(xiàn)科學的預報則需要捕捉到某些前兆現(xiàn)象。為此，首先需要做的是監(jiān)視大地中應變積累隨時間的增加狀況。事實上，認為“東海地震可以預知”的唯一根據(jù)是1944年東南海地震（M7.9）發(fā)生前，在靜岡縣掛川發(fā)現(xiàn)的異常隆起。能夠測定到地底深處應變變動的現(xiàn)代化的深井地震觀測對東海地震以外的地震應該也能發(fā)揮作用。也許我們不應該因為看到光靠地震儀的部署似乎沒什么發(fā)現(xiàn)就放棄對前兆的探尋。重要的是應對前兆現(xiàn)象進行全面深入的研究。
話說回來，其實前兆現(xiàn)象未必就是引發(fā)地震的主要原因。比如，我們很難想象大地電流異常會導致地震發(fā)生。前兆現(xiàn)象只要是那些因為逐漸增強的應力而發(fā)生在地震前的現(xiàn)象就行。即便無法弄清“地震破壞核的形成”等與實際地震發(fā)生的機理，“短期預報”依然是可能的。這個視角非常重要，并且也需要有徹底的基礎研究作為支撐。那么，究竟存在怎樣的前兆現(xiàn)象？
不可否認的短期前兆除了一些宏觀異常以外，還有氡氣、二氧化碳的氣體釋放、地下水水位變動、電磁波變動等非力學現(xiàn)象。地震預報的主要流派對此持無可無不可的態(tài)度，根本不把它們當回事，其實在神戶醫(yī)科大學觀測到的氡氣的異常釋放非常顯著（圖3）。
圖3 阪神·淡路大地震前在神戶觀測到的氡氣濃度異常
阪神·淡路大地震在電磁波前兆觀測方面也留下了劃時代的成果。1980年代，當?shù)卣饘W專家的地震觀測悲觀論占據(jù)上風的時候，同一時期在世界各地開始了對地震相關電磁波現(xiàn)象的有組織的研究?，F(xiàn)在該研究已經(jīng)發(fā)展成一個非?；钴S的研究領域——“地震電磁波學”。眾所周知，當物品損壞時會產(chǎn)生電流、發(fā)出光芒，其實在損壞前也會發(fā)生類似現(xiàn)象。
筆者之所以在1984年忽然意識到地震短期預報的可能性，源于跟VAN法的接觸。VAN法是由Varotsos、Alexopoulos以及Nomicos 3位希臘物理學家創(chuàng)始的方法。他們指出：通過對地下流通的大地電流持續(xù)進行連續(xù)、多點觀測，就能發(fā)現(xiàn)地震前出現(xiàn)的信號，大致了解震源、震級和發(fā)生時期。這幾乎是唯一一個在近30年間不斷產(chǎn)生實際成果的短期地震預報方式，不論在實證方面還是在理論方面都是世界上最為確定的方法。以地震發(fā)生時間在數(shù)小時到一個月間、震中位置在100km以內(nèi)、震級在0.7以內(nèi)為成功基準的話，通過這個方法他們幾乎成功預報了希臘發(fā)生的所有5.5級以上的地震。
這是一個非常令人震驚的方法，筆者也曾有幸數(shù)次在現(xiàn)場目睹它的成功。然而，盡管VAN法獲得了希臘人民的信賴，但也許因為創(chuàng)始人不是地震學專家（物理學家），他們在地震學界不太被認可。但在最近，事實證明全世界的地震現(xiàn)象都屬于非線性物理學的臨界現(xiàn)象，使得對這個方法的評價急劇飆升。
當然，地震電磁波學的先驅(qū)主要都是物理學家、電氣通訊工程學家、天文學家等等，而不是地震學專家。在日本，也有幾位研究人員進行各種頻段電磁波的觀測，只是與地震預報國家計劃毫不相關，并且也缺乏相互間的協(xié)作。但是，在阪神·淡路大地震發(fā)生以后，通過對比各自的測定結(jié)果，地震前兆現(xiàn)象自然就浮出了水面。
電磁波方面的前兆大致可以分為兩種，每種都跟寬頻帶領域相關。其一是來自震源的信號，其二是人工電磁波，比如電波的傳播異常。
后者就是震源上空電磁波的傳播路徑性質(zhì)的變化。地震前從震源發(fā)出電磁信號是容易理解的，但在地震前發(fā)生在地下數(shù)公里的震源是否真的就會影響到電波的通道（如高達100km上空的性質(zhì)）呢？這就有些匪夷所思了。不過，觀測事實卻強烈地顯示了這一點。最近，巖石圈－大氣層－電離層相互作用在國際上也成為了最前端的研究主題（圖4）。高頻段（FM電波）傳播相關現(xiàn)象是由八岳南麓天文臺的串田嘉男發(fā)現(xiàn)的，屬于純粹發(fā)生在日本的現(xiàn)象。現(xiàn)在其他研究人員也在開始對其進行進一步的研究，北海道大學森谷武男博士等人的成果已經(jīng)逐漸接近實用化階段。
圖4 短期預報所需觀測概念圖
說到實用化，同樣關于電波傳播的，還有電氣通信大學的早川正士教授等人進行的低頻段領域的前兆研究。據(jù)說由于是對電波異常進行觀測，如今應該已經(jīng)可能預報日本全國的地震，因此，他們創(chuàng)建了公司，并將在近期內(nèi)開始預報信息的有償提供。獲取的利益將用以充實少得可憐的研究經(jīng)費，以便繼續(xù)進行研究。地震預報原本是和社會密切相關的實用性研究。只要是正當?shù)目茖W，這條道路就是正確并有望成功的。
從與社會的關系來講，最近也有因為“沒有預報”而被追究責任，并被判過失致死罪的消息鬧得沸沸揚揚。那就是2009年發(fā)生在意大利，死亡300人的拉奎拉地震（M6.3）。國際上也傳出了擁護科學家的聲音，表示不應當追究科學家未能預報的責任。然而，據(jù)說當時的實際情況是，地震活動已經(jīng)持續(xù)了半年，民眾的不安情緒日益高漲。就在地震發(fā)生1周前，政府委員會的學者在電視上告訴大家：“不會發(fā)生大地震的，放心吧?！比绻@種傳言屬實的話，那就不是沒有預報，而是做出了錯誤的預報讓大家“放心”。并且，如果他們平常就堅持無法預報的論調(diào)的話，這種行為就不可原諒了。我的話題又扯遠了。
如果上層大氣·電離層發(fā)生異常狀況，就應該進行實地測量。事實上，經(jīng)臺灣中央大學的劉正彥教授和東京學蕓大學的鴨川仁博士等人證實，電離層的電子密度在大地震發(fā)生的數(shù)日前會減少。而另一方面，法國在2004年發(fā)射了小型衛(wèi)星DEMETER，用以觀測電離層的異常狀況，并已在全世界9 000個4.8級以下的地震中，發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生數(shù)小時前電離層內(nèi)VLF段電波強度有所降低。
6 擱淺的地震綜合前沿計劃
阪神·淡路大地震發(fā)生以后，在日本地震預報研究尚處于摸索階段時，由于爭取到了幾位理解人士，當時的科學技術(shù)廳啟動了“地震綜合前沿計劃”，為理化學研究所出資，推動大地電流和地磁場觀測為中心的研究。我們在萬分感激之下，招募同仁以東海大學為據(jù)點負責整個項目。還有當時的宇宙開發(fā)事業(yè)團出資資助關于電波傳播異常的研究，前面提到的早川正士教授成為研究負責人。
筆者這一組人在全日本部署了許多VAN觀測點，一股腦兒地鉆進了觀測工作中。比如巖手山麓的觀測點一天突然觀測到明顯的信號，兩周后就發(fā)生了6級地震。這恐怕就是前兆了。2000年三宅島火山爆發(fā)時，伊豆群島海域發(fā)生了大規(guī)模群發(fā)地震。我們在其兩年半前就在新島部署了大地電流觀測點，在2000年發(fā)生群發(fā)地震的兩個月前，觀測數(shù)據(jù)突然發(fā)生了變化。除此以外，也有好幾個類似的事例。VAN法同樣適用于日本。
有了這些成果，我們也受到了國際外部評估委員會的好評。然而，為時已晚，“政府”的基本方針已定，認定“短期預報不可行”，拒絕了我們延長計劃的申請。當我們向負責的官員咨詢“為什么評估良好的計劃不能繼續(xù)”時，給我們的回答是“無需再議。你們那是科學評估，我們這是行政評估。”這就是日本的評估體系的現(xiàn)實，疲于評估、手續(xù)繁瑣。
如此一來，我們部署在全國的40多個觀測點被迫關張大吉。那些放棄穩(wěn)定職業(yè)、從全國各地前來支持我們的同仁志士也陷入失業(yè)的漩渦。如今，我們只是些茍延殘喘的漏網(wǎng)之魚。一位失業(yè)同仁回返故鄉(xiāng)，成為市議會議員，在工作之余仍然矢志研究，并在最近剛剛拿到了學位。這樣的市議會議員如今在全世界也是罕見的吧。
宇宙開發(fā)事業(yè)團支持的項目也和我們經(jīng)歷了同樣的命運。2002年以后，“政府”預算完全中斷。一般的科研經(jīng)費只要研究人員申請并通過審查就可以領到研究資金。然而，現(xiàn)在文部科學省的科研項目中只有“地震災害和預測”這個細項，卻沒有明確顯示“地震預報”的內(nèi)容。這很大程度上打擊了有志從事“地震預報”研究者的申請積極性，而且，預報研究的申請無法通過審查已經(jīng)成為一般常識。
今年適逢十年一度的細項重審的年度，地震學會也收到了添加“地震預報”細項的提議，然而，在代議員會上，強烈反對意見占據(jù)了優(yōu)勢。他們口口聲聲堅持“既然已經(jīng)排除出去了就沒必要一切回到從前?！薄翱蒲薪?jīng)費是促進科學研究的費用，不適合資助預報這種學術(shù)外的東西?！薄暗卣痤A報有特別預算的支持資金已經(jīng)夠多了，沒必要又從科研經(jīng)費中撥款支持?！闭媸遣恢?！
不過，我們并沒有放棄研究。非但如此，依靠這些少得可憐的研究經(jīng)費，我們展開了積極的國際共同研究，還舉辦了國際會議。事實上，地球物理學最大的國際組織IUGG，2001年還設立了“地震與火山電磁研究：EMSEV”工作委員會，筆者擔任了首屆委員長，現(xiàn)由東海大學的長尾年恭教授擔任秘書長。地震電磁學研究方法并非無懈可擊，其中也存在著大量問題。正因為如此才需要研究，并且需要進行“基礎研究”。
最后講一件趣事。我們難以想象電磁前兆現(xiàn)象會引發(fā)地震，但對地下人為施加強力電流似乎能夠誘發(fā)地震。俄羅斯人曾經(jīng)做過一個實驗，在前蘇聯(lián)領土吉爾吉斯斯坦的天山山脈向地下輸入2.8kA的電流，他們觀察到第3天開始地震增加，這種現(xiàn)象在數(shù)日內(nèi)平復。也就是說發(fā)生了能量100萬倍于輸入電流能量的地震。因此，可以斷定：電流不是造成地震的原因，但是的確起到了刺激并誘發(fā)地震的作用。
既然如此，日本似乎也有可能在東京大地震或東海大地震發(fā)生前找到平緩地震能量釋放的方法。預報無法進行實驗，但控制可以。實驗物理學家可能進行這方面的實驗，甚至有可能控制走在預報之前。然而，可怕的是，萬一誘發(fā)大地震怎么辦？這才是需要基礎研究發(fā)揮重要作用的地方。近期內(nèi)，為了推進與吉爾吉斯斯坦的共同研究，我們將再度前往當?shù)亍?/p>
7 這次可不相同
“地震短期預報”的確不容易，但它不同于長生不老藥和永動機的研究，只是普通意義上的科學作業(yè)，成功是完全可以指望的。但是，為此卻迫切需要改革，以擺脫現(xiàn)在這種缺乏研究的體制。我們并不是要求停止地震觀測。短期預報的主角不是地震觀測，在這種意識的前提下，我們只想呼吁哪怕?lián)芙o我們1%的人員和預算進行“短期預報”研究。
地震預報的歷史是樂觀論和悲觀論反復的歷史，這是一個發(fā)人深省的事實。然而，我們所提倡的短期預報可能論和以往的回歸樂觀論有本質(zhì)性的區(qū)別。以往的樂觀論都是在地震學范疇內(nèi)展開的。在地震學范疇里無法實現(xiàn)短期預報，因此，悲觀論理所當然一直占據(jù)上風。偶然的一兩次成功才給了樂觀論抬頭的機會，但勢必不會長久。即便是在海城地震中取得巨大成功，那也是因為有了許多宏觀異常和前震的支持，這在沒有前震的唐山大地震中就失敗了。歸根結(jié)底，現(xiàn)在還沒有一個僅僅靠地震學成功預報的地震。
但我們這次的經(jīng)歷是不同的。因為真正出現(xiàn)了以科學手法捕捉短期前兆的人，并且事實上已經(jīng)成功地預報了大量地震?？傊?，就是“你們的悲觀論沒有錯，但我們是能夠成功預報的”。
但是，日本的地震預報計劃仍然需要一場根本性的意識變革。與占據(jù)了固體地球物理學首位的地震學相比，地震預報學還是一門剛剛嶄露頭角的跨學科科學。需要我們認識到地震學和地震預報學屬于“不同學問”，為實現(xiàn)跨學科短期預報而集中力量進行教育和研究。
即便是地震電磁場，在進入多頻段觀測體系的全國部署階段時，也會需要以數(shù)十億計的資金投入。不過現(xiàn)在尚處于研究階段，還無需如此巨額的投入。研究經(jīng)費少上一位數(shù)甚至更多都沒有關系。而且，從我們研究團隊的現(xiàn)狀來看，比起10億日元的一次性研究經(jīng)費支持，每年1億日元、10年持續(xù)的經(jīng)費支持更為理想。
對我們來說，短期預報是包括在學問研究射程之內(nèi)的，問題在于沒有推動該項研究的人才。即便有了人才，已有的系統(tǒng)卻沒有給有志短期預報的研究人員準備職位。這是目前面臨的最大的問題。要突破和解決這個問題，首先需要在一兩所大學創(chuàng)立由適當成員組成的地震預報學部門。幸運的是，我們還有能擔當此任的失業(yè)的優(yōu)秀研究人員。他們從事的研究和教育將為實現(xiàn)下一代實用性預報而培養(yǎng)人才。聽起來似乎來日方長，但畢竟研究的源頭是人，培養(yǎng)人的是教育。教育培養(yǎng)人才速度之快有時出乎眾人的預料。
人口急劇增加、經(jīng)濟有望高速發(fā)展的亞洲、中東和中南美地區(qū)是地震頻發(fā)區(qū)，“短期地震預報”必將為這些地區(qū)的居民帶來放心、安全的生活。這也是日本應該并可能做到的最大的國際貢獻。
譯自：中央公論.2011年4月號：196－208
原題：どうする！日本の地震予知
（北京語言大學外國語學院 文 俊 譯；朱傳鎮(zhèn) 校）
（譯者電子信箱，文 ?。簀unwenjw＠hotmail.com）
P315；
A；
10.3969/j.issn.0235－4975.2011.11.003
2011－10－24。
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