日本“311”大地震留給我們的思考

王欣

日本“311”大地震留給我們的思考

王欣

王欣，日本東北大學(xué)災(zāi)害科學(xué)國際研究所助教，主要研究方向為建筑物損傷評估及健康監(jiān)測。2007年獲中國東南大學(xué)土木工程碩士學(xué)位，并多次參與2008年汶川地震、2014年魯?shù)榈卣瓞F(xiàn)場調(diào)查，2011年獲日本愛知工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)建設(shè)工學(xué)博士學(xué)位。近年來，連續(xù)2次獲日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)青年學(xué)者研究輔助金，多次獲得企業(yè)委托研究輔助金，參與大學(xué)間聯(lián)合重大項目研究和遠(yuǎn)距離實時建筑物振動觀測網(wǎng)建設(shè)工作，并自主研發(fā)基于智能手機(jī)的建筑物地震應(yīng)答檢測及震后快速損傷評估系統(tǒng)。先后發(fā)表日文、英文學(xué)術(shù)論文10 余篇，其中基于波動理論的地震前后建筑物破壞評估方法的提案榮獲2016 年日本地震工學(xué)會大會優(yōu)秀發(fā)表獎。

2011年3月11日發(fā)生于日本東北部沿太平洋海域的里氏9.0級地震，至今仍然余震不斷。時隔六年雖然災(zāi)害地的復(fù)興正在逐步推進(jìn)，但是仍然有很多人過著遙遙無期的避難生活。生活在日本這樣的地震大國，雖然對地震已經(jīng)習(xí)以為常，但是對于地震的防范之心卻不能有絲毫的松懈。每次地震災(zāi)害過后，留給我們的思考就是面對下一次地震最有效的防御。

“311”大地震概要

日本氣象廳給這次地震命名為：2011年東北地方太平洋沖地震（以下稱東日本大震災(zāi)）。從官方的命名可以很清楚地知道震源位置，日本的東北部，太平洋沿岸。推定的震源范圍以及海嘯的浸水范圍分別如圖1和圖2所示。斷層長度約300千米，縱貫宮城、福島和茨城三縣（相當(dāng)于中國的省）。海嘯的波及范圍更廣，南至千葉北至青森。海嘯高度的觀測值在福島縣相馬市最高，高達(dá)9.3米，依次是巖手縣的宮古市8.5米和大船渡市8.0米?？墒?，通過留在建筑物上的海嘯痕跡等進(jìn)行推測，海嘯高度在福島縣富岡町最高，高達(dá)21.1米，相當(dāng)于7層住宅樓的高度。

日本復(fù)興廳的最新報道顯示這次地震的死亡人數(shù)為19533人，失蹤人數(shù)為 2585人，死于海嘯的人數(shù)占總死亡人數(shù)的90%以上。這次地震被日本主流媒體命名為“東日本大震災(zāi)”，目的是為了描述地震所帶來的災(zāi)害之慘重。觀測到日本氣象廳地震烈度Ⅵ弱（相當(dāng)于中國地震烈度等級Ⅹ～Ⅺ度）以上的省有8個。在如此強(qiáng)烈的地震作用下倒塌的房屋并不多。這得益于日本社會對于抗震設(shè)計和抗震技術(shù)的提高所付出的努力。

圖1 震源與震源斷層

圖2 海嘯浸水范圍（日本國土地理院）（防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所資料第339號）

圖3 海嘯堆積物斷面圖

圖4 浪分神社

東北大學(xué)的所在地仙臺，是東北六省中最大的城市，也是這次地震災(zāi)害地的中心。震源在仙臺市向東僅70千米的海域。歷史上這片海域一直不平靜?！度毡救鷮嶄洝分凶钤缬涊d了發(fā)生在這片海域的地震，貞觀11年（869年）5月26日發(fā)生的貞觀地震（推測震級為里氏8.3級）。巨大海嘯席卷了東北地方太平洋沿岸，海嘯過后地面龜裂，死亡人數(shù)1000人以上。近代的海嘯痕跡探查發(fā)現(xiàn)，該地震使仙臺平原從海岸線開始浸水2千米左右。742年以后，專門記錄德川家康行為的《駿府政事錄》中記載了發(fā)生于1611年11月30日的慶長三陸地震（推測震級為里氏8.0級）。伊達(dá)政宗（當(dāng)時的仙臺城主）的領(lǐng)地內(nèi)沿海岸線的居民被海嘯沖走，溺亡者5000人左右。仙臺藩的正史《貞山公治家記錄》中記載的溺亡者人數(shù)為1783人。此后，1896年的明治三陸地震（推測震級為里氏8.5級），1933年的昭和三陸地震（推測震級為里氏8.3級），1978年的宮城縣沖地震（里氏7.5級），2011年的東日本大震災(zāi)，都對這片區(qū)域造成了嚴(yán)重的海嘯破壞。圖3為海嘯過后殘留的堆積物的斷面圖，圖中顯示貞觀地震與東日本大震災(zāi)的海嘯堆積物厚度相似。始建于1703年，位于仙臺市若林區(qū)的“浪分神社”（圖4），就是為了祭祀神明祈求遠(yuǎn)離海嘯災(zāi)害而建，然而神明并沒有顯靈，卻見證了一次又一次的嚴(yán)重災(zāi)難。在這個地震頻發(fā)的地域，人們對于地震的防范才是保護(hù)自己的利器。

“無用”的防潮堤與有用的避難意識

東日本大震災(zāi)是日本有文字記載以來，發(fā)生的規(guī)模最大的地震。日本社會雖然飽受地震之苦，但是如此大規(guī)模的海嘯還是第一次經(jīng)歷。這次地震后，促進(jìn)海嘯對策實施的法律也開始制定。據(jù)說在1854年11月5日（那時的日本用的還是舊歷）的夜里發(fā)生了安政南海地震（M8.4）。當(dāng)時，住在高臺上一個叫五兵衛(wèi)的人發(fā)現(xiàn)了海嘯即將到來的跡象。但是，高臺下的百姓們卻全然不知危險將至。于是，五兵衛(wèi)點燃了自家地里正在晾曬的稻子，讓高臺下的鄉(xiāng)親們以為這里著了火，趕來救火。當(dāng)村民們在高臺上集合以后，海嘯襲來，避免了悲劇發(fā)生。這則故事流傳至今，并走進(jìn)了日本的教科書。人們感念五兵衛(wèi)的機(jī)智與犧牲精神，立法將11月5日定為“海嘯防災(zāi)日”。2011年3月11日下午，通過電視，廣播，手機(jī)信息等渠道得到海嘯避難消息的人們逃到了高臺之上，他們眼看著海嘯以極快的速度從天海交界處襲來，他們呼喊著高臺下的人們趕快逃，然而人的逃離速度卻遠(yuǎn)不及海嘯迅猛，他們眼看著海嘯吞噬了高臺下的一切，瞬息之間一片汪洋。圖5的左圖為2011年3月11日下午3點21分逃到巖手縣釜石市浜町的高臺上的人們看到海嘯越過堤防向街道襲來的場景。右圖為筆者2017年3月11日在同一地點拍攝的現(xiàn)在的浜町的樣子。照片右側(cè)的鋼筋混凝土住宅樓仍保留著，而周圍的木結(jié)構(gòu)民房已經(jīng)不復(fù)存在。目前，這一片區(qū)域被建設(shè)成了海產(chǎn)品貿(mào)易市場和罐頭加工廠。廠房外圍建起了高約4米的防潮堤。

東日本大震災(zāi)后，建設(shè)新型防潮堤成為災(zāi)害地復(fù)興的重要部分，同時也成為飽受爭議的話題。新的防潮堤是一面鋼筋混凝土墻，用樁基礎(chǔ)與地面固定，最高處達(dá)15.5米，總長400千米，綿延福島，宮城，巖手三縣，耗資約1萬億日元。有人指責(zé)這是一項無用而有害于生態(tài)的燒錢工程。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物壽命一般為50年左右，且需要維護(hù)。而東日本大震災(zāi)規(guī)模的大海嘯的再現(xiàn)周期為數(shù)百年?？峙逻@一道防潮墻還沒有發(fā)揮它應(yīng)有的作用就不得不被拆除或已經(jīng)破爛不堪，難以勝任抵抗巨大海嘯的艱巨任務(wù)。這樣的失敗不是沒有前例。巖手縣宮古市田老地區(qū)在1934年至1978年間建設(shè)了總長2433米，高于海平面10.45 米的防潮堤，被稱為防潮堤的“萬里長城”。雖然在1960年的智利地震時，這條防潮堤保護(hù)了田老地區(qū)，但是，東日本大震災(zāi)時堤防被破壞，田老地區(qū)損失嚴(yán)重。更可悲的是，有人認(rèn)為有了防潮堤的保護(hù)就可以高枕無憂了，即使得到了避難指令也選擇不避難，結(jié)果可想而知。事實是，沒有永遠(yuǎn)堅固的長城。雖然防潮堤有用與否需要時間來證明，但是強(qiáng)烈的避難意識一定是有用的自救良方。

圖 5 巖手縣釜石市浜町海嘯襲擊中與重建后對比圖

地震預(yù)知與地震預(yù)測

地震學(xué)者們幾乎已經(jīng)把各種類型地震的震源機(jī)制搞得非常清楚了，但是地震的預(yù)知（何時何地將發(fā)生多大規(guī)模的地震）卻非常困難。尤其在東日本大震災(zāi)發(fā)生之后，日本的地震學(xué)者們對于地震預(yù)知的難度以及可能性開始了重新思考。主張地震預(yù)知不可能論的地震學(xué)者越來越多。著名的地震學(xué)家金森博雄在最近一期日本地震學(xué)會的期刊《地震》中說“地震學(xué)者意識到地震預(yù)知的不可能性本身就是地震學(xué)界的一大進(jìn)步”。地震學(xué)給社會帶來的貢獻(xiàn)不在于對地震的預(yù)知，而是讓人們能夠科學(xué)地理解地震，能用科學(xué)的態(tài)度去對待未來將發(fā)生的地震并做出相應(yīng)的對策。

雖然地震“預(yù)知”不可能，但是地震“預(yù)測”卻是有用的。地震預(yù)測與預(yù)知不同，前者是在對某一斷層的活躍度以及歷史地震了解的基礎(chǔ)上，對其在未來一段時間內(nèi)發(fā)生一定規(guī)模地震或者一定烈度地震的概率進(jìn)行推測。但是，難題是人們?nèi)绾卫硇缘乩斫飧怕蕯?shù)字。比如，您會如何理解某一地區(qū)，在未來的30年內(nèi)，發(fā)生烈度為Ⅺ度的地震的概率是10%這樣一個預(yù)測結(jié)果？或者，我們換一個容易理解的例子，天氣預(yù)報的降雨概率。如果天氣預(yù)報說，您生活的區(qū)域今天的降雨概率是10%，您會帶傘出門嗎？很多人會認(rèn)為降雨概率才10%，也就是說不會下雨呀。但是，一旦真的下雨了，您就會抱怨天氣預(yù)報不準(zhǔn)確。如果是這樣，您就沒有理性地對待天氣預(yù)報的預(yù)測結(jié)果。同樣，10%這一概率確實表明地震發(fā)生的概率很低，但是也可能會發(fā)生地震。例如，1995年兵庫縣南部地震之前，神戶地區(qū)的大地震發(fā)生概率的預(yù)測值為10%以下。也就是說，即使預(yù)測概率很低也并不代表不會發(fā)生地震。所以，對于一些小概率事件應(yīng)該特別地注意，尤其是地震。但是，只要天氣預(yù)報說降雨概率不為0我們就需要帶傘出門嗎？答案是因人而異。也就是說，面對同樣的預(yù)測結(jié)果，不同的人會有不同的應(yīng)對。這樣的話，地震預(yù)測還有什么用呢？事實上，地震預(yù)測可以用在重大的政府決策上。比如重要的設(shè)施、工廠選址。在對房屋進(jìn)行抗震加固時，可以根據(jù)預(yù)測概率分出先后次序，輕重緩急等等。雖然小概率事件的發(fā)生在所難免，但是從大的時間軸來看，地震動預(yù)測圖對于國家做出重大決策還是有一定參考價值的。

天災(zāi)里的“人禍”及應(yīng)對

雖然地震屬于自然現(xiàn)象，但是它所造成的災(zāi)害卻跟我們有關(guān)。在無人區(qū)發(fā)生的地震也就談不上災(zāi)害。東日本大震災(zāi)后，很多有責(zé)任感的地震學(xué)者表示，這次震災(zāi)的損失如此慘重，究其原因，有不可否認(rèn)的人為錯誤因素在其中。首先是此次地震的規(guī)模超出了地震學(xué)界普遍的預(yù)測，日語中使用了“想定外”（預(yù)測外）一詞。2007年版的地震動預(yù)測圖中顯示，未來30年內(nèi)宮城縣海域發(fā)生M7.5級地震的概率是99%，福島縣海域發(fā)生M7.4級地震的概率為7%以下，茨城縣海域發(fā)生M6.8級地震的概率是90%。雖然這一代海域的地震發(fā)生概率很高，但是并沒有考慮斷層連動（相鄰斷層連續(xù)依次斷裂）效應(yīng)造成的特大地震，也就不可能預(yù)想到會有如此巨大的海嘯發(fā)生。對海嘯危險性的預(yù)測不足，是福島核電站事故發(fā)生的原因之一。當(dāng)然其中還有維護(hù)和管理不到位的問題。不得不說，福島核電站的事故是一個不可否認(rèn)的“人禍”。

從歷史地震記錄來看，在南海區(qū)域，大約每隔100年就會發(fā)生一次特大地震。距上次地震發(fā)生已經(jīng)過去了將近70年。所以，在這一區(qū)域發(fā)生特大地震的可能性非常高。由于吸取了東日本大震災(zāi)的連動型地震的教訓(xùn)，新的地震動預(yù)測圖對這一區(qū)域的地震規(guī)模進(jìn)行了調(diào)整，考慮了東海，東南海和南海地震同時發(fā)生，即南海海溝型地震發(fā)生的可能性。圖6為2014年與2016年版發(fā)生烈度為Ⅵ弱的地震的概率的對比圖。從這張對比圖可以很明顯地看到，南海海溝沿岸地區(qū)的預(yù)測地震動的發(fā)生概率有明顯的提高。

地震動預(yù)測圖對區(qū)域整體的地震防災(zāi)決策起重要的指導(dǎo)作用。因此，與新的地震動預(yù)測圖的預(yù)測結(jié)果相對應(yīng)的就是如何在地震高危區(qū)提高防災(zāi)意識和地域防災(zāi)能力，對這一區(qū)域的房屋的抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，對不符合抗震要求的房屋進(jìn)行抗震加固并提高這一區(qū)域的學(xué)校設(shè)施的抗震加固的優(yōu)先度。另外，這一地區(qū)的地震損害保險的基本保險費用也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

圖6 2014年版與2016年版全國地震動預(yù)測地圖Ⅵ度弱地震概率分布對比圖

福島核電站事故與避難生活長期化問題

日本復(fù)興廳2017年3月28日公開的數(shù)據(jù)顯示，避難者人數(shù)由當(dāng)初最高峰的47萬人減少至11.9萬人。目前，這些避難人員大部分住在巖手、宮城和福島的國有住宅、應(yīng)急臨時住宅、民間的租賃房屋，或是借住在親戚朋友家，也有長期入院治療的人。除了東北三縣以外，還有兩萬多人去了關(guān)東地區(qū)（東京附近），也有人去了更遠(yuǎn)的地方，比如九州地區(qū)。災(zāi)害地的主要產(chǎn)業(yè)（漁業(yè)和農(nóng)業(yè)）遭到了核污染導(dǎo)致的毀滅性打擊，是導(dǎo)致很多人外出謀生的主要原因。也由此產(chǎn)生的人口減少和老齡化成為災(zāi)害地復(fù)興的一大難題。

隨著輻射量的減少，福島核電站周圍的避難區(qū)域在逐漸縮小。圖7為2011年4月與2016年4月的核輻射量觀測值分布圖。可以看到，代表高輻射量的紅色區(qū)域已經(jīng)大范圍地減少。圖8為2017年3月10日日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布的避難指示區(qū)域。綠色區(qū)表示避難指示即將被解除的區(qū)域；黃色區(qū)的核污染量相對較高，但是將來避難指示有可能被解除的區(qū)域；粉色區(qū)域的核污染量非常高，居民回歸故土的日子遙遙無期。避難指示解除需要滿足以下條件。

①核污染去除作業(yè)已經(jīng)非常充分，推定的年空氣吸收線量率（單位時間內(nèi)的放射線量，Gy/h）低于20 MSV；

②電，煤氣，上下水，主要交通網(wǎng)，通信，醫(yī)療等日常生活所需設(shè)施以及看護(hù)，郵政等與日常生活相關(guān)的服務(wù)已經(jīng)基本恢復(fù)；

③省市町村政府與當(dāng)?shù)鼐用褚呀?jīng)進(jìn)行了充分的協(xié)商。

達(dá)到以上條件需要政府和當(dāng)?shù)鼐用駛兊墓餐Α?/p>

目前，災(zāi)害地整體的農(nóng)業(yè)用地已經(jīng)恢復(fù)了83%，水產(chǎn)加工業(yè)設(shè)施已經(jīng)恢復(fù)了91%。福島縣對核輻射量進(jìn)行實時觀測，并隨時更新輻射量的觀測值。福島縣出產(chǎn)的農(nóng)副產(chǎn)品也會標(biāo)明產(chǎn)地，輻射量超標(biāo)的產(chǎn)品被禁止流入市場。為了使地方經(jīng)濟(jì)得到恢復(fù)，擴(kuò)大海產(chǎn)品的銷路及振興觀光業(yè)是災(zāi)害地政府主要的努力方向。同時給企業(yè)用地提供支援，鼓勵新設(shè)、增設(shè)企業(yè)可緩解就業(yè)機(jī)會不足和人口減少的問題。此外，在災(zāi)害地建設(shè)商業(yè)街，販賣當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)產(chǎn)與海產(chǎn)品。這不僅是支援地方經(jīng)濟(jì)最直接的手段也是觀光業(yè)的一個重要組成部分。

圖8 2017年3月10日經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省公布的避難指示區(qū)域（黃色和粉色區(qū)域）

結(jié)語

2020年奧運(yùn)會將在東京舉行。日本政府計劃到2020年完成地震災(zāi)區(qū)的全面復(fù)興。同時，他們也希望將災(zāi)區(qū)的復(fù)興與奧運(yùn)會結(jié)合起來，利用奧運(yùn)會這一大好的機(jī)會讓全世界人們了解地震災(zāi)區(qū)的現(xiàn)狀，借舉辦奧運(yùn)會來促進(jìn)災(zāi)區(qū)的復(fù)興。因此，提出了“復(fù)興奧林匹克”的口號。

復(fù)興不是一個面子工程，它關(guān)系到災(zāi)害地的未來和日本的未來。一次地震教訓(xùn)不能只停留在地震那一刻，地震防災(zāi)是一個長久的課題。日本人常說，地震災(zāi)害總是在你把地震這件事遺忘的時候到來。也就是說，地震災(zāi)害多發(fā)于人們對地震的疏于防范的時候。對地震災(zāi)害的思考，是一個痛定思痛的過程，更是一個需要警鐘長鳴的過程。