GPS對地震預報的推進和問題探究

籍亞強

摘 要：地震預測是一個艱巨并且實現非常困難的科學難題，僅僅應用某一技術是達不到目的的，不可能準確對地震進行預測的，還需要更多方面更多技術的綜合分析，才能更接近預測的目的。本文以1996年麗江發生的7.0地震為例，論證了GPS在地震預報中的作用，以及面臨的和急需解決的問題：如分析研究落后于觀測、怎樣克服自身的局限性與其它手段結合互補、連續GPS臺網密度太稀疏等。

關鍵詞：GPS；地震預報；問題

中圖分類號：P62 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0249-01

1 引言

眾所周知，地震是發生在地殼深處的巖石運動。從1751年第一臺擺驗震器問世以來，地震幵始作為一門學科受到學者與科學家的關注與重視，從最初對地震成因的探索慢慢發展成現在試圖對地震進行監測和預測以減少或避免地震給人類造成的損失和傷害，但是，因為地震形成與發生機理的復雜性，地震預測對于現在的人類仍然是一個世界性的難題。首先，發生的環境非常復雜，而人類又難以對這個復雜的環境進行透徹的了解和分析；其次，雖然科學在不斷發展，但是對于地震監測方面的觀測技術還是很有限的，這也很大程度上制約了地震預測的發展。

GPS技術已經有20多年的應用歷史，人們在嘗試著將其運用到地震預報之中，那么它究竟對地震預報起到多大作用，這其中還存在哪些問題，應該怎樣努力去克服。結合當前國內外關于GPS與地震預報關系的相關研究，以我國1996年發生在云南麗江的7.0級地震為例，分析以上的幾個問題。

2 GPS技術為地震預報研究奠定了堅實的科學基礎

（1）GPS能夠在短期內測定出全球和各地區的高質量、精度穩定均勻、多種空間尺度的、可信度極高的速度場。大大推動了大地測量學、地球物理學一級地質學的發展[1]。

（2）運用GPS技術建立的全球和各地區板塊之間的運動模型，成功的驗證了板塊學說，并且對其進行更深入的細化和量化，從而得對其有一些新的認識。例如印度板塊、歐亞板塊以及新的板塊劃分可能。

（3）通過當今GPS觀測建立的板塊運動模型和地質學時間尺度建立的模型完全符合，以及不同作者在不同時間運用不同數據建立的板塊運動模型及其速度場之間也相互符合，從這兩方面充分說明了地殼動力學保持著“動平衡穩定態”和“震間態”的基本狀態，而不總是處在臨界狀態。該理論就是人們熟知的地殼動力學常態是自組織，而非自組織臨界。進一步證明地震是可以預報的，因為地震的孕育和發生只是暫時和局部的偏離動平衡穩定態。

（4）GPS為地球動力學和地震模型的建立提供了很好的約束條件，強化了觀測數據與動力學理論模型的結合。這不僅讓動力學的研究更接近于實際，同時也在為地震的動力學預報逐步創造更好的條件。

（5）隨著連續GPS網絡的建立，我們第一次能夠在大空間范圍內以及統一的參考系中，研究隨著時間變化的地殼運動及其頻譜。有望在地形變過程研究實現中“空間望遠鏡”與“時間顯微鏡”的結合；新的研究例如“瞬時全球板塊運動模型”、“時變反演”、“地殼運動頻譜及其時變”等也不斷開始。

（6）連續GPS網絡的出現，給研究隨時間演進的應變積累和應力變化等“微動態”創造了條件，并且在國際上也已經出現了一些初步的研究成果。這更有利于判定地震的危險性、搜索大震的潛在震源、以及未來中長期的預報。并且之后更深入的研究會實現通過“地殼形變和動力學微動態”進行地震的中短期預測。

（7）最后，GPS還能實現對地震孕育過程中地球圈層動力學耦合的進一步研究，這將是短臨地震預報的一個新方向。例如可以將實現“地基”與“空基”結合起來，研究巖石圈-地殼層與大氣圈-電離層之間的動力學耦合，實現短臨地震預報的新突破。

綜上所述，GPS技術應用于地震預報中，解決了地震預報中“缺乏必要時空信息”和“應用基礎研究薄弱”這兩個問題，為地震預報奠定了堅實的科學基礎。雖然GPS從根本上推進地震預報的發展，但要真正實現地震預報還有許多困難需要解決。

3 從云南麗江的地震案例分析GPS在地震預測中的作用

云南麗江是我國的重點監測區，布設了很多的地面監測臺網，在地震發生之前，GPS技術是最先發現此處將發生7.0級地震。

在1988年和1991年，中國地震局地震研究所對麗江的滇西進行了兩期GPS觀測，構建出14條GPS基線，有研究者將這些資料與重力測量復測結合起來，對該區斷層運動作了非線性聯合反演，發現存在有活動性較強烈的地段，在1993年研究者再次提出在該地近期內可能發生7.0級左右地震，但這仍然是背景性估計，并不能肯定該地區一定會發生大地震，以及發生的時間，還需要進行地面監測來進一步確認[2]。

在滇西地區布設有跨斷層形變監測網，并對其活動進行跟蹤監測。在大震發生之前，斷層網絡加速運動顯著增強，達到峰值后稍有回落即發生大震。在1995年初，根據滇西斷層網絡基線速率合成結果在達到峰值后有所回落， 水準速率合成結果在1995年下半年達到峰值后也開始回落，結合更短周期的“頻次合成”和“信息合成”結果，研究者提出了1996年上半年在滇西可能發生7.0級地震的預報意見，并圈劃了地震可能發生的地域。3個月之后，在其所圈定的地域邊緣發生了麗江7.0級地震。但這對真正實現地震三要素的預報來說仍然是不夠的，有必要采用某些更接近震源、采樣密度更高的時間序列數據來改善。

4 GPS推進地震預報進程中面對的問題

（1）我國連續GPS臺網參與提供短臨預測信息有待進一步發展，目前臺網覆蓋密度嚴重不足。

（2）GPS存在空間不連續、最小采樣間隔時間長、垂直向精度過低等局限性，因此需要與其他觀測手段結合互補。

（3）GPS觀測數據已形成一個龐大的信息資源庫，并正在高速地擴大。但數據處理和針對地震預測的應用基礎研究卻明顯滯后。

5 結語

GPS技術在地震預報中雖然取得了重要成效，但新技術與新方法的提出要被接受必須要有足夠的時間來取得充足的論證，這需要所有研究者們共同的努力。

參考文獻：

[1]余懷忠，程佳.一種將GPS觀測應用于地震中短期預測的簡單嘗試[J].西北地震學報，2011，01：9-14.

[2]黃海莎.利用GPS觀測數據對地震前兆特征的分析研究[D].中南大學，2014.