新時期地震預報面臨的問題探索

谷素榮

摘 要：本文從地球的"暫不可入性"，大震的"非頻發性"，地震物理過程的復雜性以及和天氣預報相比較來闡述地震預報的難度，并在一定程度上預測了地震預報的前景。

關鍵詞：地震預報；非頻發性；觀測站；觀測臺網

地震災害主要是地球內能釋放所引起的，是一種不可避免的自然災害。在眾多自然災害中，地震災害具有發生時間短，破壞力強，預報困難，次生災害嚴重等特點。我國地處環太平洋地震帶和地中海-喜馬拉雅地震帶之間，是一個多地震的國家，地震災害對我國國民經濟建設與社會發展造成巨大影響。據統計，1949～2005年，中國地震災害造成27.8萬人死亡，民房毀壞約1100萬間，直接經濟損失超過420億元。我國地震死亡人數約占全球地震死亡人數的一半，是世界上地震災害最嚴重的國家之一。2008年5月12日，汶川8.0級地震造成了巨大人員傷亡和財產損失，2010年4月14日，青海省玉樹藏族自治州玉樹縣的7.1級地震使得社會公眾對地震這一嚴重的自然災害給予了空前的關注，也對地震預報提出了更高的要求。

一、地震預報的現狀

經過多年來的探索，越來越多的專家、公眾和決策人認識與了解到地震預測遠比原先知道的困難，“發現”了原先沒有發現的地震現象的復雜性。與其他自然現象相比，地震預測的確有它獨特的困難，這就是大地震復發時間的長期性、地震物理過程本身的復雜性和地球內部的“不可入性”，雖然人類已經登上月球、探測火星等遙遠星系，但對地下幾十、幾百公里深處的地震的孕育、發展、發生規律仍然還不清楚，這使得地震預測、尤其是短臨預測成為當代自然科學的一個世界性難題，地震預測難題的解決需要幾代人堅持不懈的努力。到20世紀90年代初，在我國大陸已經建立了包括地震學、地磁、地電、重力、地殼形變、應力應變、地下流體、地熱和電磁輻射等九大學科的地震檢測臺網；其中包括近400個測震臺站，20個區域遙測臺網和1700多項地震前兆觀測項目，并取得了遼寧海城、云南盂連、新疆伽師和1999年11月29遼寧岫巖等中強以上地震成功預報的經驗。

二、地球內部的“暫不可入性”

地球內部的“不可入性”是古代希臘人的一種說法。筆者鑒于對相關資料的研究以及對人類科技發展的信心，提出了地球內部的“暫不可入性”，即人類總有一天能做到在高溫高壓狀態的地球內部設置臺站、安裝觀測儀器對震源直接進行觀測。

地震是地球表層的震動，所以要是人類可以觀測到地表以下地球板塊的動態，獲得相關的數據，就可以對做出相應的臨震預報。2009年8月，中國大陸科學鉆探探井地球物理長期觀測站在江蘇省東海縣開始建立。這是我國第一個無地面干擾的深井地震地球物理長期觀測站，深度可達5158米。屆時，觀測站將發揮地下“顯微鏡”的功能，發回極具深度的地球之音，從而為地震預報提供精密的第一手數據。

據介紹，在5158米主孔內設置儀器，進行長期觀測，可直接監視超高壓變質帶現代巖石圈地殼運動和內部物理場變化狀況，研究其動力學規律，為研究大陸內陸板塊造山帶運動、板內地震活動以及地球物理場的長期變化，為我國資源開發、環境變化、地震地質災害預防以及研究大陸內部巖石圈構造、地震發生機制等提供科學依據。但是據中國地震局的相關人員介紹，要想得到相對準確的數據來預測地震，儀器應該放置于地下約19公里的位置，然而到目前為止，人類所能探測的地下最大深度剛到12262米，這對地震預報的實際要求還是不夠的，現階段進行臨震預報在這方面還有一定難度。

三、大震的“非頻發性”

據統計，全球每年約發生500萬次地震，也就是說，每天要發生上萬次地震。其中99%以上的地震，人是感覺不到的，震級在3級以下；有近1萬次人能感覺到，震級在4級左右；有一百次左右造成災害，震級在6級左右；7級以上的地震，大約一年發生18次左右，這些地震會造成嚴重災害；震級在8級左右的地震，一年發生1～2次，這些地震會造成巨大災害。

由此可見大地震是一種稀少的“非頻發”事件，大地震的復發時間具有很大的隨機性，有的比人的壽命或是觀測儀器的觀測周期還長，有的間隔幾年的時間，進而限制了地震學在對現象的觀測和對經驗規律的認知上的進展。到目前為止，人們仍在對大地震前的前兆現象進行總結研究，仍就很難建立起切實可靠的發生地震的經驗規律，所有的這些都因為大地震是一種稀少的“非頻發”事件而受到限制。作為一種自然災害，人們痛感震災頻頻，但是我們去研究它的規律性的時候，又會感覺“樣本”匱乏。

四、地震物理過程的復雜性

地震物理過程的復雜性是指地震物理過程在從宏觀至微觀的所有層次上都是很復雜的，體現在物理過程的高度非線性、地震前兆出現的復雜性和多變性以及地震震源區地質環境的復雜性。宏觀上來說，地震的發生是非周期的，這體現在同一斷層上兩次地震破裂之間的時間間隔長短不同；從地震斷面滑動量的分布圖像可知，同一斷層上不同時間發生的地震斷面滑動量不同；統計表明，大地震之后跟著大量的余震，某些余震往往還有自己的余震；同一地震，發生地震破裂的破裂面前沿具有不規則性；地震發生后斷層面上的震后應力分布的不均勻性等。微觀上來說，地震的起始先是在“成核區”內緩慢地演化，然后突然快速的動態破裂、“級聯”式地驟然演變成一個大地震。

五、地震預報和天氣預報的對比

天氣預測過程是這樣的：從各處的氣象站、觀測點得到相關的各種數據，然后把這些參數放入氣象學家設計好的數學模型中，通過計算機計算出預測結果。通過衛星云圖預測某一地區近期的天氣狀況還是準確的，只是當預測到某個地方某個時刻的具體天氣或者溫度則有出入。即便如此，人們還是可以通過觀測天空的跡象，來判斷天氣降雨的情況，到達未雨綢繆。

相比而言，地震預報是指用科學的思路和方法，對未來地震的發震時間、地點和強度做出預報，我國通過對孕震過程和地震前兆的深入研究，形成了“長、中、短、臨”的階段性漸進式地震預報的科學思路和工作程序。首先，當前的地震預報是綜合預報，是在綜合分析研究地震活動、電磁、重力、地殼形變、地下水動態等方面異常后作出的科學預報。目前我國還沒有發射地震衛星，進而對地表的地殼變形、電磁等的觀測還不夠精準。據我國地震局相關消息稱，地震觀測衛星將于明年發射。再者，如上文所言，人類目前還不能觀測到地表19公里以下的狀態，何況地球表面的70%為海洋所覆蓋，地震學家只能在地球表面和距離地球表面很淺的地球內部，用相當稀疏、很不均勻的觀測臺網進行觀測，利用由此獲取的、很不完整、很不充足、有時甚至還是很不精確的資料來反推地球內部的情況。凡此種種都極大地限制了人類對震源所在環境及對震源本身的了解。

解決地震預報困難的出路既不能單純靠經驗性方法，也不能置迫切的社會需求于不顧。首先，地震預測、特別是短期預測和純基礎研究不完全一樣，是要求必須在第一時間回答的問題，不容猶豫，這就是時間上的“緊迫性”；其次是目前還不能在具體的位置預測地震，只能對一片大區域進行預報，這就是對“震情”所掌握的信息的“不完全性”；最后是一個決策動輒涉及成千上萬人的勞力甚至生命，幾十億、上百億元的經濟損失以及難于用金錢計算的社會安定和諧問題，這就是決策的“高風險性”。

六、結束語

近年來，世界范圍內發生的一系列大地震都沒有得到有效預報，使得人們對地震預報的前景產生懷疑。但地震是不是永遠不能預報，在科學上是一個沒有定論的問題。國際上對于地震預報盡管存在不同看法，但普遍承認地震長期預報還是有可行的辦法的，中期預報也有成功的例子，爭論的焦點是短（期）臨（震）預報。但我們不能因為地震預報難度很大，就放棄這方面的努力。如果我們不做地震預報研究，也就無法真正地認識地震，也就永遠預報不了地震。