日本“311”大地震留给我们的思考

王欣

日本“311”大地震留给我们的思考

王欣

王欣，日本东北大学灾害科学国际研究所助教，主要研究方向为建筑物损伤评估及健康监测。2007年获中国东南大学土木工程硕士学位，并多次参与2008年汶川地震、2014年鲁甸地震现场调查，2011年获日本爱知工业大学生产建设工学博士学位。近年来，连续2次获日本科学技术振兴机构青年学者研究辅助金，多次获得企业委托研究辅助金，参与大学间联合重大项目研究和远距离实时建筑物振动观测网建设工作，并自主研发基于智能手机的建筑物地震应答检测及震后快速损伤评估系统。先后发表日文、英文学术论文10 余篇，其中基于波动理论的地震前后建筑物破坏评估方法的提案荣获2016 年日本地震工学会大会优秀发表奖。

2011年3月11日发生于日本东北部沿太平洋海域的里氏9.0级地震，至今仍然余震不断。时隔六年虽然灾害地的复兴正在逐步推进，但是仍然有很多人过着遥遥无期的避难生活。生活在日本这样的地震大国，虽然对地震已经习以为常，但是对于地震的防范之心却不能有丝毫的松懈。每次地震灾害过后，留给我们的思考就是面对下一次地震最有效的防御。

“311”大地震概要

日本气象厅给这次地震命名为：2011年东北地方太平洋冲地震（以下称东日本大震灾）。从官方的命名可以很清楚地知道震源位置，日本的东北部，太平洋沿岸。推定的震源范围以及海啸的浸水范围分别如图1和图2所示。断层长度约300千米，纵贯宫城、福岛和茨城三县（相当于中国的省）。海啸的波及范围更广，南至千叶北至青森。海啸高度的观测值在福岛县相马市最高，高达9.3米，依次是岩手县的宫古市8.5米和大船渡市8.0米。可是，通过留在建筑物上的海啸痕迹等进行推测，海啸高度在福岛县富冈町最高，高达21.1米，相当于7层住宅楼的高度。

日本复兴厅的最新报道显示这次地震的死亡人数为19533人，失踪人数为 2585人，死于海啸的人数占总死亡人数的90%以上。这次地震被日本主流媒体命名为“东日本大震灾”，目的是为了描述地震所带来的灾害之惨重。观测到日本气象厅地震烈度Ⅵ弱（相当于中国地震烈度等级Ⅹ～Ⅺ度）以上的省有8个。在如此强烈的地震作用下倒塌的房屋并不多。这得益于日本社会对于抗震设计和抗震技术的提高所付出的努力。

图1 震源与震源断层

图2 海啸浸水范围（日本国土地理院）（防灾科学技术研究所资料第339号）

图3 海啸堆积物断面图

图4 浪分神社

东北大学的所在地仙台，是东北六省中最大的城市，也是这次地震灾害地的中心。震源在仙台市向东仅70千米的海域。历史上这片海域一直不平静。《日本三代实录》中最早记载了发生在这片海域的地震，贞观11年（869年）5月26日发生的贞观地震（推测震级为里氏8.3级）。巨大海啸席卷了东北地方太平洋沿岸，海啸过后地面龟裂，死亡人数1000人以上。近代的海啸痕迹探查发现，该地震使仙台平原从海岸线开始浸水2千米左右。742年以后，专门记录德川家康行为的《骏府政事录》中记载了发生于1611年11月30日的庆长三陆地震（推测震级为里氏8.0级）。伊达政宗（当时的仙台城主）的领地内沿海岸线的居民被海啸冲走，溺亡者5000人左右。仙台藩的正史《贞山公治家记录》中记载的溺亡者人数为1783人。此后，1896年的明治三陆地震（推测震级为里氏8.5级），1933年的昭和三陆地震（推测震级为里氏8.3级），1978年的宫城县冲地震（里氏7.5级），2011年的东日本大震灾，都对这片区域造成了严重的海啸破坏。图3为海啸过后残留的堆积物的断面图，图中显示贞观地震与东日本大震灾的海啸堆积物厚度相似。始建于1703年，位于仙台市若林区的“浪分神社”（图4），就是为了祭祀神明祈求远离海啸灾害而建，然而神明并没有显灵，却见证了一次又一次的严重灾难。在这个地震频发的地域，人们对于地震的防范才是保护自己的利器。

“无用”的防潮堤与有用的避难意识

东日本大震灾是日本有文字记载以来，发生的规模最大的地震。日本社会虽然饱受地震之苦，但是如此大规模的海啸还是第一次经历。这次地震后，促进海啸对策实施的法律也开始制定。据说在1854年11月5日（那时的日本用的还是旧历）的夜里发生了安政南海地震（M8.4）。当时，住在高台上一个叫五兵卫的人发现了海啸即将到来的迹象。但是，高台下的百姓们却全然不知危险将至。于是，五兵卫点燃了自家地里正在晾晒的稻子，让高台下的乡亲们以为这里着了火，赶来救火。当村民们在高台上集合以后，海啸袭来，避免了悲剧发生。这则故事流传至今，并走进了日本的教科书。人们感念五兵卫的机智与牺牲精神，立法将11月5日定为“海啸防灾日”。2011年3月11日下午，通过电视，广播，手机信息等渠道得到海啸避难消息的人们逃到了高台之上，他们眼看着海啸以极快的速度从天海交界处袭来，他们呼喊着高台下的人们赶快逃，然而人的逃离速度却远不及海啸迅猛，他们眼看着海啸吞噬了高台下的一切，瞬息之间一片汪洋。图5的左图为2011年3月11日下午3点21分逃到岩手县釜石市浜町的高台上的人们看到海啸越过堤防向街道袭来的场景。右图为笔者2017年3月11日在同一地点拍摄的现在的浜町的样子。照片右侧的钢筋混凝土住宅楼仍保留着，而周围的木结构民房已经不复存在。目前，这一片区域被建设成了海产品贸易市场和罐头加工厂。厂房外围建起了高约4米的防潮堤。

东日本大震灾后，建设新型防潮堤成为灾害地复兴的重要部分，同时也成为饱受争议的话题。新的防潮堤是一面钢筋混凝土墙，用桩基础与地面固定，最高处达15.5米，总长400千米，绵延福岛，宫城，岩手三县，耗资约1万亿日元。有人指责这是一项无用而有害于生态的烧钱工程。钢筋混凝土结构物寿命一般为50年左右，且需要维护。而东日本大震灾规模的大海啸的再现周期为数百年。恐怕这一道防潮墙还没有发挥它应有的作用就不得不被拆除或已经破烂不堪，难以胜任抵抗巨大海啸的艰巨任务。这样的失败不是没有前例。岩手县宫古市田老地区在1934年至1978年间建设了总长2433米，高于海平面10.45 米的防潮堤，被称为防潮堤的“万里长城”。虽然在1960年的智利地震时，这条防潮堤保护了田老地区，但是，东日本大震灾时堤防被破坏，田老地区损失严重。更可悲的是，有人认为有了防潮堤的保护就可以高枕无忧了，即使得到了避难指令也选择不避难，结果可想而知。事实是，没有永远坚固的长城。虽然防潮堤有用与否需要时间来证明，但是强烈的避难意识一定是有用的自救良方。

图 5 岩手县釜石市浜町海啸袭击中与重建后对比图

地震预知与地震预测

地震学者们几乎已经把各种类型地震的震源机制搞得非常清楚了，但是地震的预知（何时何地将发生多大规模的地震）却非常困难。尤其在东日本大震灾发生之后，日本的地震学者们对于地震预知的难度以及可能性开始了重新思考。主张地震预知不可能论的地震学者越来越多。著名的地震学家金森博雄在最近一期日本地震学会的期刊《地震》中说“地震学者意识到地震预知的不可能性本身就是地震学界的一大进步”。地震学给社会带来的贡献不在于对地震的预知，而是让人们能够科学地理解地震，能用科学的态度去对待未来将发生的地震并做出相应的对策。

虽然地震“预知”不可能，但是地震“预测”却是有用的。地震预测与预知不同，前者是在对某一断层的活跃度以及历史地震了解的基础上，对其在未来一段时间内发生一定规模地震或者一定烈度地震的概率进行推测。但是，难题是人们如何理性地理解概率数字。比如，您会如何理解某一地区，在未来的30年内，发生烈度为Ⅺ度的地震的概率是10%这样一个预测结果？或者，我们换一个容易理解的例子，天气预报的降雨概率。如果天气预报说，您生活的区域今天的降雨概率是10%，您会带伞出门吗？很多人会认为降雨概率才10%，也就是说不会下雨呀。但是，一旦真的下雨了，您就会抱怨天气预报不准确。如果是这样，您就没有理性地对待天气预报的预测结果。同样，10%这一概率确实表明地震发生的概率很低，但是也可能会发生地震。例如，1995年兵库县南部地震之前，神户地区的大地震发生概率的预测值为10%以下。也就是说，即使预测概率很低也并不代表不会发生地震。所以，对于一些小概率事件应该特别地注意，尤其是地震。但是，只要天气预报说降雨概率不为0我们就需要带伞出门吗？答案是因人而异。也就是说，面对同样的预测结果，不同的人会有不同的应对。这样的话，地震预测还有什么用呢？事实上，地震预测可以用在重大的政府决策上。比如重要的设施、工厂选址。在对房屋进行抗震加固时，可以根据预测概率分出先后次序，轻重缓急等等。虽然小概率事件的发生在所难免，但是从大的时间轴来看，地震动预测图对于国家做出重大决策还是有一定参考价值的。

天灾里的“人祸”及应对

虽然地震属于自然现象，但是它所造成的灾害却跟我们有关。在无人区发生的地震也就谈不上灾害。东日本大震灾后，很多有责任感的地震学者表示，这次震灾的损失如此惨重，究其原因，有不可否认的人为错误因素在其中。首先是此次地震的规模超出了地震学界普遍的预测，日语中使用了“想定外”（预测外）一词。2007年版的地震动预测图中显示，未来30年内宫城县海域发生M7.5级地震的概率是99%，福岛县海域发生M7.4级地震的概率为7%以下，茨城县海域发生M6.8级地震的概率是90%。虽然这一代海域的地震发生概率很高，但是并没有考虑断层连动（相邻断层连续依次断裂）效应造成的特大地震，也就不可能预想到会有如此巨大的海啸发生。对海啸危险性的预测不足，是福岛核电站事故发生的原因之一。当然其中还有维护和管理不到位的问题。不得不说，福岛核电站的事故是一个不可否认的“人祸”。

从历史地震记录来看，在南海区域，大约每隔100年就会发生一次特大地震。距上次地震发生已经过去了将近70年。所以，在这一区域发生特大地震的可能性非常高。由于吸取了东日本大震灾的连动型地震的教训，新的地震动预测图对这一区域的地震规模进行了调整，考虑了东海，东南海和南海地震同时发生，即南海海沟型地震发生的可能性。图6为2014年与2016年版发生烈度为Ⅵ弱的地震的概率的对比图。从这张对比图可以很明显地看到，南海海沟沿岸地区的预测地震动的发生概率有明显的提高。

地震动预测图对区域整体的地震防灾决策起重要的指导作用。因此，与新的地震动预测图的预测结果相对应的就是如何在地震高危区提高防灾意识和地域防灾能力，对这一区域的房屋的抗震设计标准进行相应调整，对不符合抗震要求的房屋进行抗震加固并提高这一区域的学校设施的抗震加固的优先度。另外，这一地区的地震损害保险的基本保险费用也应该进行相应的调整。

图6 2014年版与2016年版全国地震动预测地图Ⅵ度弱地震概率分布对比图

福岛核电站事故与避难生活长期化问题

日本复兴厅2017年3月28日公开的数据显示，避难者人数由当初最高峰的47万人减少至11.9万人。目前，这些避难人员大部分住在岩手、宫城和福岛的国有住宅、应急临时住宅、民间的租赁房屋，或是借住在亲戚朋友家，也有长期入院治疗的人。除了东北三县以外，还有两万多人去了关东地区（东京附近），也有人去了更远的地方，比如九州地区。灾害地的主要产业（渔业和农业）遭到了核污染导致的毁灭性打击，是导致很多人外出谋生的主要原因。也由此产生的人口减少和老龄化成为灾害地复兴的一大难题。

随着辐射量的减少，福岛核电站周围的避难区域在逐渐缩小。图7为2011年4月与2016年4月的核辐射量观测值分布图。可以看到，代表高辐射量的红色区域已经大范围地减少。图8为2017年3月10日日本经济产业省公布的避难指示区域。绿色区表示避难指示即将被解除的区域；黄色区的核污染量相对较高，但是将来避难指示有可能被解除的区域；粉色区域的核污染量非常高，居民回归故土的日子遥遥无期。避难指示解除需要满足以下条件。

①核污染去除作业已经非常充分，推定的年空气吸收线量率（单位时间内的放射线量，Gy/h）低于20 MSV；

②电，煤气，上下水，主要交通网，通信，医疗等日常生活所需设施以及看护，邮政等与日常生活相关的服务已经基本恢复；

③省市町村政府与当地居民已经进行了充分的协商。

达到以上条件需要政府和当地居民们的共同努力。

目前，灾害地整体的农业用地已经恢复了83%，水产加工业设施已经恢复了91%。福岛县对核辐射量进行实时观测，并随时更新辐射量的观测值。福岛县出产的农副产品也会标明产地，辐射量超标的产品被禁止流入市场。为了使地方经济得到恢复，扩大海产品的销路及振兴观光业是灾害地政府主要的努力方向。同时给企业用地提供支援，鼓励新设、增设企业可缓解就业机会不足和人口减少的问题。此外，在灾害地建设商业街，贩卖当地的农产与海产品。这不仅是支援地方经济最直接的手段也是观光业的一个重要组成部分。

图8 2017年3月10日经济产业省公布的避难指示区域（黄色和粉色区域）

结语

2020年奥运会将在东京举行。日本政府计划到2020年完成地震灾区的全面复兴。同时，他们也希望将灾区的复兴与奥运会结合起来，利用奥运会这一大好的机会让全世界人们了解地震灾区的现状，借举办奥运会来促进灾区的复兴。因此，提出了“复兴奥林匹克”的口号。

复兴不是一个面子工程，它关系到灾害地的未来和日本的未来。一次地震教训不能只停留在地震那一刻，地震防灾是一个长久的课题。日本人常说，地震灾害总是在你把地震这件事遗忘的时候到来。也就是说，地震灾害多发于人们对地震的疏于防范的时候。对地震灾害的思考，是一个痛定思痛的过程，更是一个需要警钟长鸣的过程。