難倒各國專家,地震預測爲什麼這麼難?

8月14日3時50分,雲南省玉溪市通海縣(北緯24.19度、東經102.71度)發生5.0級地震,震源深度6公里。這是2018年8月13日1時44分通海發生5.0級地震後,該震區再次發生的5.0級地震。根據中國地震局提供的數據,截至8月14日9時,震區共發生2.0級以上地震15次,其中2.0至2.9級10次、3.0至3.9級3次、5.0至5.9級2次。

難倒各國專家,地震預測為什麼這麼難?

雲南省玉溪市通海縣

難倒各國專家,地震預測為什麼這麼難?

圖為車輛聚集在通海縣一處應急避難場所(無人機拍攝)

伴隨地震發生的還有謠言,13日,地震發生後極短時間內,網上就出現了一個“預告”——“通海局部地區發生6.1級地震,同時預計凌晨4時至6時還有更強烈的震感”。這一消息在當地傳得有鼻子有眼,不少群眾信以為真。但很快就被專家打臉,根據統計,近100年來,雲南平均每年發生5級地震3.3次。儘管科學家想方設法通過研究小震活動、地下流體的變化、地磁場變化等,試圖找到地震發生前的預兆,但是目前地震預報在全世界範圍內仍是一個科學難題,世界上沒有任何一個機構能做到精準預報地震。

都說預測地震是世界性難題,它到底難在哪裡?

仰望星空,人類拿起“天文”的尺子來看待自己,不免會產生敬畏之感,同樣地,面對大地,人類同樣會感到“渺滄海之一粟”——大地一顫抖,帶來的就可能是生與死。

1966年邢臺大地震以來,中國地震預測研究已走過了52年的歷程,期間中國發生了7級以上大地震30餘次,雖然作出了巨大的努力,成功地預報了海城、松潘和孟連三個7級大地震,但大多數大地震還是漏報了,其中包括1976年唐山大地震和2008年汶川特大地震,僅這兩次大地震就死亡30多萬人和上萬億元財產的損失,表明地震預測預報工作的重要性和緊迫性,以及地震預報的艱難性。

難倒各國專家,地震預測為什麼這麼難?

圖源網絡

據研究,預測地震之所以這麼困難主要有以下幾個原因:

1、研究對象特殊

預測地震的研究對象是發生在地下深處的、複雜的、與地質有關的物理過程,既看不見,也摸不著。人類對地殼的瞭解,還沒有人類對太空的瞭解多。

2、現有的觀測方法均是間接的

現有的觀測方法均是間接的。地震一般發生在地下二三十千米深處,但至今人類科技挖的最深的洞也不過12261米,人類難以直接觀測,所以只能依靠地面的觀測資料,對地球內部的狀況進行反演和推測。

3、難以實驗、模擬

地震是地球上規模宏大的地下巖體破裂現象,其孕育過程跨越了幾年、幾十年,甚至更長時間,所以很難用經典物理學從本質上加以描述,也難以在實驗室或者野外進行模擬。

4、研究結果難以檢驗

在同一個地區,強烈地震可能幾十年、幾百年或者更長時間才能遇到一次;在不同的地區、時期,地震的孕震過程、機理差異很大,所以檢驗研究結果的機會很難遇到。

當前世界主要國家對地震的研究

1、美國

在美國實際上並沒有專門的地震局,美國官方負責地震預報預測研究工作的政府部門主要是美國地質勘探局(USGS)。除了地震之外,他們還要面對的是龍捲風、熱颶風、火山爆發等自然災害的研究。美國地質勘探局的研究工作被普遍認為代表了目前世界上最高水平。但美國地質勘探局明確表示,他們的工作不是預測地震。2008年,美國地質勘探局(USGS)曾對有關地震預報的問題,作出過一次正式的對媒體的回答,美國地質勘探局用最明確無誤的文字指出:無論是美國地質勘探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,並且也不打算知道。

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美國地質勘探局(USGS)

不過,美國地質勘探局在聲明中也強調,藉助科學數據,可以計算出未來將發生地震的可能性。比如,在未來30年內,舊金山灣區發生一次重大地震的概率為67%。在聲明的最後,他們指出,他們的工作是致力於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。

2、日本

早在1989年,日本的鐵道技術研究所就開發出了世界上第一個實用性的地震預警系統;1996年阪神大地震後建立了高敏度地震觀測網;2004年全國性的地震預警系統試運行,2006年正式運行。東京大學的地震專家目黑公郎教授曾模擬過一次東海大地震,研究顯示,在地震預警100%普及的情況下,能使死亡人數減少80%

但是需要明確的概念是,地震預警並不同於地震預報。地震預報是指在地震發生之前,對有可能發生的地震進行事先通知;地震預警則是在地震發生之後,在地震波到達受害地表、造成破壞之前發出警報。日本目前所做的工作,其實是地震發生後幾秒鐘時間的快速預警,而不是地震發生前的預報。

3、中國

地震預測研究,在世界和我國大約都是從20世紀五六十年代才開始的。我國自1966年邢臺地震以來,廣泛開展了地震預報的研究。經過幾十年的努力,取得了一定進展,曾經不同程度的預報過一些破壞性地震。例如,1975年,我國成功預報了2月4日發生於遼寧海城的7.3級強烈地震,並在震前果斷地採取了預防措施,使這次地震的傷亡和損失大大減小。

但是,地震預測是世界公認的科學難題,在國內外都處於探索階段。有關方法所觀測到的各種可能與地震有關的現象,都呈現出極大的複雜性;科研人員所作出的預報,特別是短臨預報,主要是經驗性的。

攻克地震預測難題,中國又進了一步

今年2月2日下午,我國第一顆觀測地震電磁信息的衛星“張衡一號”成功發射。公元132年,我們的祖先張衡發明了人類歷史上最早的地動儀,開創世界地震勘測研究的先河,如今這個以他的名字命名的衛星,飛上了天。但這顆衛星仍然不能直接預測預報地震,‘張衡一號’主要是用於地震前兆信息研究,為未來建立地震監測體系進行前期技術儲備”。

難倒各國專家,地震預測為什麼這麼難?

“張衡一號”衛星運行示意圖

儘管如此,對於中國人的地震預測研究之路,這顆衛星還是邁出了一大步,有望讓我國第一次具備全疆域和全球三維地球物理場動態監測能力。

換句話說,中國境內6級以上、全球主要地區7級以上的地震電磁信息,這顆衛星都有可能“看到”。

地震預測預報,是世界性難題,但並不是說在這個難題解決之前,地震工作者就什麼都不能做,“張衡一號”的發射就是一次新的探索和嘗試。雖然以地震這樣的複雜系統而言,“不存在任何規律”和“存在規律,但我們暫時不知道”是沒有任何區別的,人類在未來依舊無能為力。但誰又能在50多年前想像我們目前所取得的進展呢?所以依靠科技的進步和科學有效的研究方法,地震預測的前景是審慎而樂觀的。


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