地震預報困難大

2013年4月20日，四川雅安蘆山發(fā)生7級地震。地震發(fā)生后，地震是否能預報又成為熱議話題。有人甚至指責科研人員未能預報出這次地震，以及此前的一些研究有誤導公眾之嫌。因為汶川地震后，有的研究人員稱，包括汶川、蘆山在內(nèi)的四川西部在4000年內(nèi)不再會有大地震。

如果此次地震提前預報，就不會有那么多無辜的生命離開人世，也不會有如此大的財產(chǎn)損失和人間悲痛。在這個問題上責備科研人員容易，但是卻有些不公道。就現(xiàn)在人類對地震的認識，國際主流科學界認為，地震是無法預報的。

能夠預報與不能預報的交鋒

1997年，美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的4名研究人員聯(lián)名在美國《科學》雜志發(fā)表了《地震無法被預報》的論文。論文作者指出，在經(jīng)歷了近30年的精心研究地震預報后，他們發(fā)現(xiàn)，地震是無法預報的，從事這方面的研究工作也是毫無希望的。

如果說，這篇論文的觀點還只是學術界內(nèi)探討的話題和一家之言，但到了2008年美國地質調查局（USGS）對此問題的一項正式對媒體的表態(tài)就把地震是不能預報的結論擴展到了社會和公眾層面。

美國地質調查局稱，無論是美國地質調查局還是美國加州理工學院或者任何其他科學家都沒有預報過一次大地震。在可預見的未來他們不知道如何預報，并且也不打算知道。不過，借助科學數(shù)據(jù)，科學家可以計算出未來將發(fā)生地震的可能性。比如，科學家預測在未來30年內(nèi)，舊金山灣區(qū)發(fā)生一次重大地震的概率為67%，而南加利福尼亞發(fā)生地震的概率是60%。所以，美國地質調查局致力于通過提高基礎設施的安全等級來長期減弱地震的危害性，而不是把精力放在研究短期預報上。

正因為如此，美國沒有設立專門的地震局，美國政府負責地震研究工作的部門主要是美國地質調查局。除了地震之外，USGS還對龍卷風、熱颶風、火山爆發(fā)等自然災害進行研究。

盡管地震尚不可預報是美國主流科學界的觀點，也得到世界大多數(shù)國家，包括中國科學界的認同。不過，多數(shù)或主流科學家認同這個觀點并不意味著所有科學家都認同這種觀點，尤其是一些中國科學家。中國老一輩地質科學家，如李四光認為地震可以預報（據(jù)說1971年李四光臨終前遺憾地說，再給他半年，可能解決地震預報問題）。事實上，中國曾經(jīng)成功地預報過一次大地震，即1975年2月4日發(fā)生在遼寧海城的7.3級強烈地震。海城地震在地震部門發(fā)布預報兩個半小時后發(fā)生。

由于預報準確，人們撤離及時，極大減少了死亡人數(shù)。我國未實現(xiàn)預報的7級以上大地震，如邢臺地震、通海地震、唐山地震的人員傷亡率分別為14%、13%、18.4%。按這3次地震的人員傷亡率平均值估算，如果海城地震未預報，人員傷亡將有15萬，死亡可達5萬以上。但由于成功發(fā)布了短臨預報，海城地震總共人員傷亡18308人，其中死亡328人。

從這個事實出發(fā)，有人認為地震是可以預報的。

地震預報的難度

海城地震預報是得到國際上承認的唯一一次成功的短臨預報。但是，就在人們以為海城地震預報模式可以推廣之時，1976年的唐山大地震卻沒有預報成功，這是因為地震的成因、發(fā)生機理和觸發(fā)條件等非常復雜多變。所以，《美國地震協(xié)會公告》曾評價說，“海城地震的預測，是結合了經(jīng)驗主義分析、直覺判斷和好運氣，這是預測地震的一次嘗試”。

地震的難以預報體現(xiàn)在許多方面，主要有幾點。首先，地球內(nèi)部的情況難以知曉，因為地球難以進入。地震多數(shù)發(fā)生在地表15千米以下的地殼里，這次的蘆山地震也是發(fā)生在離地表16千米處。目前人類對于地殼的研究只能通過鉆機鉆至地下12千米，遠遠做不到直接觀察地震孕育發(fā)生的全過程，只能在地表憑借有限的儀器設備捕捉地殼內(nèi)部結構和狀態(tài)變化的間接信息，因此，難以預報地震。

其次，人類對地質觀察的知識和數(shù)據(jù)積累并不全面和系統(tǒng)，人類掌握的地震記錄和數(shù)據(jù)并不多。第三，人類對地球構造運動的理解還不成熟，認識才剛剛開始。即便有一些經(jīng)驗和知識，也是此一時的知識和經(jīng)驗，不能應用于彼時，如海城的預報經(jīng)驗無法用于唐山地震，也不可能完全應用于今天的汶川和蘆山地震，但卻有參考價值。地質研究人員認為，從地質學的角度考慮，作為一種地質現(xiàn)象，地震發(fā)生前一定會有許多前兆，對地震前兆掌握得不夠多、不夠準，是目前無法預報地震的核心問題。

其實，地震的難以預報主要在于短臨預報，另外的一些因素也加大了短臨預報的難度。例如，預報必須有比較精確的時間，如一天至一周，不能再長。二是要有比較明確的范圍，范圍越明確和越小，越好防備，也越不容易引發(fā)大范圍的社會恐慌。三是要預報出較準確的震級，才有利于人們提前預防。

上述方方面面的因素決定了地震在今天是無法預報的。既如此，公眾最普遍的一種說法是，地震不能預報，要地震局干什么？當然，回答這點也不難。地震局對科研人員的工作已經(jīng)有長篇描述，如開展地震數(shù)值預測理論與方法研究，對中期和長期地震危險趨勢做出定量化的預測，開展地震前兆機理研究，開展對構造活動、地震過程的觀測方法研究等。簡言之，地震局可以在地震時監(jiān)測各項地震的指標，進行震級評定，震后災害預測等，雖然不能提前預報地震，但是可以對地震記錄、分析，為后人提供地震的資料和信息。

地震不能預報，但能預警

雖然目前地震預報被視為是不可能的，但是地震預警則是可能的。地震預報與預警的區(qū)別在于，前者是地震未發(fā)生前進行的預測，后者是在地震發(fā)生后的預警。

現(xiàn)在，中國、墨西哥和日本等一些國家都能對地震進行預警。地震發(fā)生時，一般是破壞力較小但速度較快的地震波（垂直晃動的縱波，簡稱P波）先活動，接著就是破壞力大但速度慢的地震波（水平晃動的橫波，簡稱S波）活動。縱波的傳播速度大約6千米/秒，但震動相對較??；橫波傳播速度大約4千米/秒，但破壞力大，是大地震時的主要殺手。利用震中附近監(jiān)測儀器捕捉到地震縱波后，快速估算地震參數(shù)并預測地震對周邊地區(qū)的影響，搶在破壞性橫波到達震中周邊地區(qū)之前，通過通訊和媒體發(fā)布預測地震強度和到達時間的預警信息，人們可以得到幾秒到十幾秒的寶貴逃生時間，可減輕人員傷亡和災害損失。

2012年3月20日，墨西哥南部格雷羅州發(fā)生地震，該地距首都墨西哥城有322千米，地震發(fā)生后地震波從格雷羅州的震中位置傳到首都墨西哥城約需45秒鐘。墨西哥地震局也利用這個時間差進行了地震預警。

4月20日蘆山地震后，成都高新減災研究所稱該所成功地發(fā)布了預警信息。預警信息是在地震發(fā)生后的第5秒發(fā)出的，地震波從蘆山震中傳到雅安城區(qū)需要十秒，因此讓雅安城區(qū)獲得了5秒預警；地震波從蘆山震中傳到成都需要33秒，因此為成都贏得了28秒的預警。

地震預警的作用有多大呢？現(xiàn)在大多是理論的推測。中國地震研究機構的理論研究表明，如果預警時間為3秒，可使人員傷亡減少14%；如果為10秒，人員傷亡減少39%。預警時間短暫（1～5秒）可以就地緊急防災，做好心理準備；預警時間較長（10～20秒），可以進行人員疏散，并盡快關閉城市供電、燃氣、化工設施、手術室等，啟動應急措施。

此次蘆山地震的預警對雅安和成都等地的人們躲避地震的傷害起了多大作用，還需要震后的研究來評估。但是，現(xiàn)在也有研究人員認為，地震預警的作用有限。即便在震中正上方有一個監(jiān)測儀，檢測到了地震第一波震動的P波，當P波傳導到監(jiān)測儀時已經(jīng)過去了兩秒，要想通過這次震動來判斷地點和震級最少需要3秒。就算即時發(fā)布，此時S波也已傳導了約20千米，人們收到預警信息后當然可以馬上處理燃氣、供電等，但按每秒計算減少多少人員傷亡的數(shù)據(jù)只是理想的推算，現(xiàn)實并沒有那么高效。

地震預報的探索和期望

當然，美國地質調查局的一些觀點也許不會被中國研究人員認同，例如“在可預見的未來他們（科學家）不知道如何預報，并且也不打算知道”。相反，中國有一些研究人員認為，對于地震來講，現(xiàn)在不可知是正確的。未來不可知，那就是錯誤的。未來有多遠，則要看研究人員的探索，而且世界上也有相當多的科研人員在利用各種設備、技術和地震前兆進行地震預報研究。如果有突破，則這樣的成果當然有助于人們防震救災。

中國研究人員一直在對地震進行中長期的監(jiān)測和研究，在這個方面已經(jīng)有一些成果。例如，中國已經(jīng)對1976年5月29日云南龍陵7.5級地震、1976年8月16日四川松潘7.2級地震和1976年11月7日四川鹽源6.7級地震成功進行了長期預報，只是沒有做出短臨預報。

目前，中國地震專業(yè)人員認同地震還不能預報，但是也在繼續(xù)做地震監(jiān)測的工作，這實際上就是在探索地震預報。自1966年邢臺地震以來，中國已在70多次中強以上地震前記錄到1000多條地震前兆異常，可歸為10大類，即地震學、地殼形變、重力地磁、地電、水文地球化學、地下流體（水、汽、氣、油）動態(tài)、應力應變、氣象異常以及宏觀前兆現(xiàn)象。

近幾年，尤其是汶川地震后，專業(yè)人員提出了一些新的監(jiān)測地震的技術和方法，如光纖傳感技術、電磁波、次聲波、大地微動等，其中有一些技術獲得了專業(yè)界的重視。

例如，光纖傳感技術具有長距離遙測、耐惡劣環(huán)境（可耐500℃以上高溫）、靈敏度高、易于聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點，因而被視為可能是目前最好的地震監(jiān)測手段，一旦在地震帶附近建立起永久的可以監(jiān)測地震的光纖傳感器網(wǎng)絡，就可以及時監(jiān)測地下的異常情況，對可能發(fā)生的地震發(fā)出預報，最大可能地避免人員傷亡和財產(chǎn)損失。

現(xiàn)代信息技術是由信息的采集、傳輸和處理技術組成，因此傳感器、通信和計算機技術成為信息技術的三大支柱。光纖傳感器的優(yōu)點決定了它在地震監(jiān)測中可以起到重要作用。光纖傳感器具有抗電磁干擾和原子輻射、重量輕、體積小、絕緣、耐高溫、耐腐蝕等眾多優(yōu)異的性能，能夠對壓力、溫度、振動、聲場、折射率、加速度、電壓、氣體等各種參數(shù)進行精確測量。同時，由于光纖傳輸損耗低、頻帶寬，使得光纖傳感器在組網(wǎng)和傳輸距離方面比傳統(tǒng)的傳感器有更大的優(yōu)勢。

更重要的是，光纖傳感器可埋入溫度高達250℃以上的地層深處，可監(jiān)測距離達數(shù)百千米的地下深處，可用于檢測地震波、地質板塊內(nèi)部應力、溫度、位移和傾斜、地下流體壓力、地下磁場等地下物理量的動態(tài)變化。

此外，研究人員認為，對地震前各種形式、不同頻段的電磁波輻射的異常信息的研究可預測地震，特別是對短臨預測有一定的意義，但從儀器、觀測到分析、研究都有待進一步完善。

當然，美國地質調查局的另一種觀點也對中國有啟示。他們認為，要致力于通過提高基礎設施的安全等級來長期減弱地震的危害性。今天，如果我們不能在地震預報上獲得突破，也只能提高建筑物的抗震級別，并遠離地震好發(fā)地區(qū)建造家園，這樣做更能挽救生命。

地震預報是否有意義以及未來是否有突破，誰也沒有答案。但是法布爾的話最有啟示意義：不管我們的照明燈燭把光線投射多遠，照明圈外依然死死圍擋著黑暗。我們的四周都是未知事物的深淵黑洞。我們都是求索之人，求知欲牽著我們的神魂。就讓我們從一個點到另一個點移動我們的提燈吧。隨著一小片一小片的面目被認識清楚，人們最終也許能將整個畫面的某個局部拼制出來。

地震預報何嘗不是如此！

【責任編輯】張?zhí)锟?/p>