地震预报困难大

2013年4月20日，四川雅安芦山发生7级地震。地震发生后，地震是否能预报又成为热议话题。有人甚至指责科研人员未能预报出这次地震，以及此前的一些研究有误导公众之嫌。因为汶川地震后，有的研究人员称，包括汶川、芦山在内的四川西部在4000年内不再会有大地震。

　　如果此次地震提前预报，就不会有那么多无辜的生命离开人世，也不会有如此大的财产损失和人间悲痛。在这个问题上责备科研人员容易，但是却有些不公道。就现在人类对地震的认识，国际主流科学界认为，地震是无法预报的。

　　能够预报与不能预报的交锋

　　1997年，美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的4名研究人员联名在美国《科学》杂志发表了《地震无法被预报》的论文。论文作者指出，在经历了近30年的精心研究地震预报后，他们发现，地震是无法预报的，从事这方面的研究工作也是毫无希望的。

　　如果说，这篇论文的观点还只是学术界内探讨的话题和一家之言，但到了2008年美国地质调查局（USGS）对此问题的一项正式对媒体的表态就把地震是不能预报的结论扩展到了社会和公众层面。

　　美国地质调查局称，无论是美国地质调查局还是美国加州理工学院或者任何其他科学家都没有预报过一次大地震。在可预见的未来他们不知道如何预报，并且也不打算知道。不过，借助科学数据，科学家可以计算出未来将发生地震的可能性。比如，科学家预测在未来30年内，旧金山湾区发生一次重大地震的概率为67%，而南加利福尼亚发生地震的概率是60%。所以，美国地质调查局致力于通过提高基础设施的安全等级来长期减弱地震的危害性，而不是把精力放在研究短期预报上。

　　正因为如此，美国没有设立专门的地震局，美国政府负责地震研究工作的部门主要是美国地质调查局。除了地震之外，USGS还对龙卷风、热飓风、火山爆发等自然灾害进行研究。

　　尽管地震尚不可预报是美国主流科学界的观点，也得到世界大多数国家，包括中国科学界的认同。不过，多数或主流科学家认同这个观点并不意味着所有科学家都认同这种观点，尤其是一些中国科学家。中国老一辈地质科学家，如李四光认为地震可以预报（据说1971年李四光临终前遗憾地说，再给他半年，可能解决地震预报问题）。事实上，中国曾经成功地预报过一次大地震，即1975年2月4日发生在辽宁海城的7.3级强烈地震。海城地震在地震部门发布预报两个半小时后发生。

　　由于预报准确，人们撤离及时，极大减少了死亡人数。我国未实现预报的7级以上大地震，如邢台地震、通海地震、唐山地震的人员伤亡率分别为14%、13%、18.4%。按这3次地震的人员伤亡率平均值估算，如果海城地震未预报，人员伤亡将有15万，死亡可达5万以上。但由于成功发布了短临预报，海城地震总共人员伤亡18308人，其中死亡328人。

　　从这个事实出发，有人认为地震是可以预报的。

　　地震预报的难度

　　海城地震预报是得到国际上承认的唯一一次成功的短临预报。但是，就在人们以为海城地震预报模式可以推广之时，1976年的唐山大地震却没有预报成功，这是因为地震的成因、发生机理和触发条件等非常复杂多变。所以，《美国地震协会公告》曾评价说，“海城地震的预测，是结合了经验主义分析、直觉判断和好运气，这是预测地震的一次尝试”。

　　地震的难以预报体现在许多方面，主要有几点。首先，地球内部的情况难以知晓，因为地球难以进入。地震多数发生在地表15千米以下的地壳里，这次的芦山地震也是发生在离地表16千米处。目前人类对于地壳的研究只能通过钻机钻至地下12千米，远远做不到直接观察地震孕育发生的全过程，只能在地表凭借有限的仪器设备捕捉地壳内部结构和状态变化的间接信息，因此，难以预报地震。

　　其次，人类对地质观察的知识和数据积累并不全面和系统，人类掌握的地震记录和数据并不多。第三，人类对地球构造运动的理解还不成熟，认识才刚刚开始。即便有一些经验和知识，也是此一时的知识和经验，不能应用于彼时，如海城的预报经验无法用于唐山地震，也不可能完全应用于今天的汶川和芦山地震，但却有参考价值。地质研究人员认为，从地质学的角度考虑，作为一种地质现象，地震发生前一定会有许多前兆，对地震前兆掌握得不够多、不够准，是目前无法预报地震的核心问题。

　　其实，地震的难以预报主要在于短临预报，另外的一些因素也加大了短临预报的难度。例如，预报必须有比较精确的时间，如一天至一周，不能再长。二是要有比较明确的范围，范围越明确和越小，越好防备，也越不容易引发大范围的社会恐慌。三是要预报出较准确的震级，才有利于人们提前预防。

　　上述方方面面的因素决定了地震在今天是无法预报的。既如此，公众最普遍的一种说法是，地震不能预报，要地震局干什么？当然，回答这点也不难。地震局对科研人员的工作已经有长篇描述，如开展地震数值预测理论与方法研究，对中期和长期地震危险趋势做出定量化的预测，开展地震前兆机理研究，开展对构造活动、地震过程的观测方法研究等。简言之，地震局可以在地震时监测各项地震的指标，进行震级评定，震后灾害预测等，虽然不能提前预报地震，但是可以对地震记录、分析，为后人提供地震的资料和信息。

　　地震不能预报，但能预警

　　虽然目前地震预报被视为是不可能的，但是地震预警则是可能的。地震预报与预警的区别在于，前者是地震未发生前进行的预测，后者是在地震发生后的预警。

　　现在，中国、墨西哥和日本等一些国家都能对地震进行预警。地震发生时，一般是破坏力较小但速度较快的地震波（垂直晃动的纵波，简称P波）先活动，接着就是破坏力大但速度慢的地震波（水平晃动的横波，简称S波）活动。纵波的传播速度大约6千米/秒，但震动相对较小；横波传播速度大约4千米/秒，但破坏力大，是大地震时的主要杀手。利用震中附近监测仪器捕捉到地震纵波后，快速估算地震参数并预测地震对周边地区的影响，抢在破坏性横波到达震中周边地区之前，通过通讯和媒体发布预测地震强度和到达时间的预警信息，人们可以得到几秒到十几秒的宝贵逃生时间，可减轻人员伤亡和灾害损失。2012年3月20日，墨西哥南部格雷罗州发生地震，该地距首都墨西哥城有322千米，地震发生后地震波从格雷罗州的震中位置传到首都墨西哥城约需45秒钟。墨西哥地震局也利用这个时间差进行了地震预警。

　　4月20日芦山地震后，成都高新减灾研究所称该所成功地发布了预警信息。预警信息是在地震发生后的第5秒发出的，地震波从芦山震中传到雅安城区需要十秒，因此让雅安城区获得了5秒预警；地震波从芦山震中传到成都需要33秒，因此为成都赢得了28秒的预警。

　　地震预警的作用有多大呢？现在大多是理论的推测。中国地震研究机构的理论研究表明，如果预警时间为3秒，可使人员伤亡减少14%；如果为10秒，人员伤亡减少39%。预警时间短暂（1～5秒）可以就地紧急防灾，做好心理准备；预警时间较长（10～20秒），可以进行人员疏散，并尽快关闭城市供电、燃气、化工设施、手术室等，启动应急措施。

　　此次芦山地震的预警对雅安和成都等地的人们躲避地震的伤害起了多大作用，还需要震后的研究来评估。但是，现在也有研究人员认为，地震预警的作用有限。即便在震中正上方有一个监测仪，检测到了地震第一波震动的P波，当P波传导到监测仪时已经过去了两秒，要想通过这次震动来判断地点和震级最少需要3秒。就算即时发布，此时S波也已传导了约20千米，人们收到预警信息后当然可以马上处理燃气、供电等，但按每秒计算减少多少人员伤亡的数据只是理想的推算，现实并没有那么高效。

　　地震预报的探索和期望

　　当然，美国地质调查局的一些观点也许不会被中国研究人员认同，例如“在可预见的未来他们（科学家）不知道如何预报，并且也不打算知道”。相反，中国有一些研究人员认为，对于地震来讲，现在不可知是正确的。未来不可知，那就是错误的。未来有多远，则要看研究人员的探索，而且世界上也有相当多的科研人员在利用各种设备、技术和地震前兆进行地震预报研究。如果有突破，则这样的成果当然有助于人们防震救灾。

　　中国研究人员一直在对地震进行中长期的监测和研究，在这个方面已经有一些成果。例如，中国已经对1976年5月29日云南龙陵7.5级地震、1976年8月16日四川松潘7.2级地震和1976年11月7日四川盐源6.7级地震成功进行了长期预报，只是没有做出短临预报。

　　目前，中国地震专业人员认同地震还不能预报，但是也在继续做地震监测的工作，这实际上就是在探索地震预报。自1966年邢台地震以来，中国已在70多次中强以上地震前记录到1000多条地震前兆异常，可归为10大类，即地震学、地壳形变、重力地磁、地电、水文地球化学、地下流体（水、汽、气、油）动态、应力应变、气象异常以及宏观前兆现象。

　　近几年，尤其是汶川地震后，专业人员提出了一些新的监测地震的技术和方法，如光纤传感技术、电磁波、次声波、大地微动等，其中有一些技术获得了专业界的重视。

　　例如，光纤传感技术具有长距离遥测、耐恶劣环境（可耐500℃以上高温）、灵敏度高、易于联网等优点，因而被视为可能是目前最好的地震监测手段，一旦在地震带附近建立起永久的可以监测地震的光纤传感器网络，就可以及时监测地下的异常情况，对可能发生的地震发出预报，最大可能地避免人员伤亡和财产损失。

　　现代信息技术是由信息的采集、传输和处理技术组成，因此传感器、通信和计算机技术成为信息技术的三大支柱。光纤传感器的优点决定了它在地震监测中可以起到重要作用。光纤传感器具有抗电磁干扰和原子辐射、重量轻、体积小、绝缘、耐高温、耐腐蚀等众多优异的性能，能够对压力、温度、振动、声场、折射率、加速度、电压、气体等各种参数进行精确测量。同时，由于光纤传输损耗低、频带宽，使得光纤传感器在组网和传输距离方面比传统的传感器有更大的优势。

　　更重要的是，光纤传感器可埋入温度高达250℃以上的地层深处，可监测距离达数百千米的地下深处，可用于检测地震波、地质板块内部应力、温度、位移和倾斜、地下流体压力、地下磁场等地下物理量的动态变化。

　　此外，研究人员认为，对地震前各种形式、不同频段的电磁波辐射的异常信息的研究可预测地震，特别是对短临预测有一定的意义，但从仪器、观测到分析、研究都有待进一步完善。

　　当然，美国地质调查局的另一种观点也对中国有启示。他们认为，要致力于通过提高基础设施的安全等级来长期减弱地震的危害性。今天，如果我们不能在地震预报上获得突破，也只能提高建筑物的抗震级别，并远离地震好发地区建造家园，这样做更能挽救生命。

　　地震预报是否有意义以及未来是否有突破，谁也没有答案。但是法布尔的话最有启示意义：不管我们的照明灯烛把光线投射多远，照明圈外依然死死围挡着黑暗。我们的四周都是未知事物的深渊黑洞。我们都是求索之人，求知欲牵着我们的神魂。就让我们从一个点到另一个点移动我们的提灯吧。随着一小片一小片的面目被认识清楚，人们最终也许能将整个画面的某个局部拼制出来。

　　地震预报何尝不是如此！

　　【责任编辑】张田勘