新时期地震预报面临的问题探索

谷素荣

摘 要：本文从地球的"暂不可入性"，大震的"非频发性"，地震物理过程的复杂性以及和天气预报相比较来阐述地震预报的难度，并在一定程度上预测了地震预报的前景。

关键词：地震预报；非频发性；观测站；观测台网

地震灾害主要是地球内能释放所引起的，是一种不可避免的自然灾害。在众多自然灾害中，地震灾害具有发生时间短，破坏力强，预报困难，次生灾害严重等特点。我国地处环太平洋地震带和地中海-喜马拉雅地震带之间，是一个多地震的国家，地震灾害对我国国民经济建设与社会发展造成巨大影响。据统计，1949～2005年，中国地震灾害造成27.8万人死亡，民房毁坏约1100万间，直接经济损失超过420亿元。我国地震死亡人数约占全球地震死亡人数的一半，是世界上地震灾害最严重的国家之一。2008年5月12日，汶川8.0级地震造成了巨大人员伤亡和财产损失，2010年4月14日，青海省玉树藏族自治州玉树县的7.1级地震使得社会公众对地震这一严重的自然灾害给予了空前的关注，也对地震预报提出了更高的要求。

一、地震预报的现状

经过多年来的探索，越来越多的专家、公众和决策人认识与了解到地震预测远比原先知道的困难，“发现”了原先没有发现的地震现象的复杂性。与其他自然现象相比，地震预测的确有它独特的困难，这就是大地震复发时间的长期性、地震物理过程本身的复杂性和地球内部的“不可入性”，虽然人类已经登上月球、探测火星等遥远星系，但对地下几十、几百公里深处的地震的孕育、发展、发生规律仍然还不清楚，这使得地震预测、尤其是短临预测成为当代自然科学的一个世界性难題，地震预测难题的解决需要几代人坚持不懈的努力。到20世纪90年代初，在我国大陆已经建立了包括地震学、地磁、地电、重力、地壳形变、应力应变、地下流体、地热和电磁辐射等九大学科的地震检测台网；其中包括近400个测震台站，20个区域遥测台网和1700多项地震前兆观测项目，并取得了辽宁海城、云南盂连、新疆伽师和1999年11月29辽宁岫岩等中强以上地震成功预报的经验。

二、地球内部的“暂不可入性”

地球内部的“不可入性”是古代希腊人的一种说法。笔者鉴于对相关资料的研究以及对人类科技发展的信心，提出了地球内部的“暂不可入性”，即人类总有一天能做到在高温高压状态的地球内部设置台站、安装观测仪器对震源直接进行观测。

地震是地球表层的震动，所以要是人类可以观测到地表以下地球板块的动态，获得相关的数据，就可以对做出相应的临震预报。2009年8月，中国大陆科学钻探探井地球物理长期观测站在江苏省东海县开始建立。这是我国第一个无地面干扰的深井地震地球物理长期观测站，深度可达5158米。届时，观测站将发挥地下“显微镜”的功能，发回极具深度的地球之音，从而为地震预报提供精密的第一手数据。

据介绍，在5158米主孔内设置仪器，进行长期观测，可直接监视超高压变质带现代岩石圈地壳运动和内部物理场变化状况，研究其动力学规律，为研究大陆内陆板块造山带运动、板内地震活动以及地球物理场的长期变化，为我国资源开发、环境变化、地震地质灾害预防以及研究大陆内部岩石圈构造、地震发生机制等提供科学依据。但是据中国地震局的相关人员介绍，要想得到相对准确的数据来预测地震，仪器应该放置于地下约19公里的位置，然而到目前为止，人类所能探测的地下最大深度刚到12262米，这对地震预报的实际要求还是不够的，现阶段进行临震预报在这方面还有一定难度。

三、大震的“非频发性”

据统计，全球每年约发生500万次地震，也就是说，每天要发生上万次地震。其中99%以上的地震，人是感觉不到的，震级在3级以下；有近1万次人能感觉到，震级在4级左右；有一百次左右造成灾害，震级在6级左右；7级以上的地震，大约一年发生18次左右，这些地震会造成严重灾害；震级在8级左右的地震，一年发生1～2次，这些地震会造成巨大灾害。

由此可见大地震是一种稀少的“非频发”事件，大地震的复发时间具有很大的随机性，有的比人的寿命或是观测仪器的观测周期还长，有的间隔几年的时间，进而限制了地震学在对现象的观测和对经验规律的认知上的进展。到目前为止，人们仍在对大地震前的前兆现象进行总结研究，仍就很难建立起切实可靠的发生地震的经验规律，所有的这些都因为大地震是一种稀少的“非频发”事件而受到限制。作为一种自然灾害，人们痛感震灾频频，但是我们去研究它的规律性的时候，又会感觉“样本”匮乏。

四、地震物理过程的复杂性

地震物理过程的复杂性是指地震物理过程在从宏观至微观的所有层次上都是很复杂的，体现在物理过程的高度非线性、地震前兆出现的复杂性和多变性以及地震震源区地质环境的复杂性。宏观上来说，地震的发生是非周期的，这体现在同一断层上两次地震破裂之间的时间间隔长短不同；从地震断面滑动量的分布图像可知，同一断层上不同时间发生的地震断面滑动量不同；统计表明，大地震之后跟着大量的余震，某些余震往往还有自己的余震；同一地震，发生地震破裂的破裂面前沿具有不规则性；地震发生后断层面上的震后应力分布的不均匀性等。微观上来说，地震的起始先是在“成核区”内缓慢地演化，然后突然快速的动态破裂、“级联”式地骤然演变成一个大地震。

五、地震预报和天气预报的对比

天气预测过程是这样的：从各处的气象站、观测点得到相关的各种数据，然后把这些参数放入气象学家设计好的数学模型中，通过计算机计算出预测结果。通过卫星云图预测某一地区近期的天气状况还是准确的，只是当预测到某个地方某个时刻的具体天气或者温度则有出入。即便如此，人们还是可以通过观测天空的迹象，来判断天气降雨的情况，到达未雨绸缪。

相比而言，地震预报是指用科学的思路和方法，对未来地震的发震时间、地点和强度做出预报，我国通过对孕震过程和地震前兆的深入研究，形成了“长、中、短、临”的阶段性渐进式地震预报的科学思路和工作程序。首先，当前的地震预报是综合预报，是在综合分析研究地震活动、电磁、重力、地壳形变、地下水动态等方面异常后作出的科学预报。目前我国还没有发射地震卫星，进而对地表的地壳变形、电磁等的观测还不够精准。据我国地震局相关消息称，地震观测卫星将于明年发射。再者，如上文所言，人类目前还不能观测到地表19公里以下的状态，何况地球表面的70%为海洋所覆盖，地震学家只能在地球表面和距离地球表面很浅的地球内部，用相当稀疏、很不均匀的观测台网进行观测，利用由此获取的、很不完整、很不充足、有时甚至还是很不精确的资料来反推地球内部的情况。凡此种种都极大地限制了人类对震源所在环境及对震源本身的了解。

解决地震预报困难的出路既不能单纯靠经验性方法，也不能置迫切的社会需求于不顾。首先，地震预测、特别是短期预测和纯基础研究不完全一样，是要求必须在第一时间回答的问题，不容犹豫，这就是时间上的“紧迫性”；其次是目前还不能在具体的位置预测地震，只能对一片大区域进行预报，这就是对“震情”所掌握的信息的“不完全性”；最后是一个决策动辄涉及成千上万人的劳力甚至生命，几十亿、上百亿元的经济损失以及难于用金钱计算的社会安定和谐问题，这就是决策的“高风险性”。

六、结束语

近年来，世界范围内发生的一系列大地震都没有得到有效预报，使得人们对地震预报的前景产生怀疑。但地震是不是永远不能预报，在科学上是一个没有定论的问题。国际上对于地震预报尽管存在不同看法，但普遍承认地震长期预报还是有可行的办法的，中期预报也有成功的例子，争论的焦点是短（期）临（震）预报。但我们不能因为地震预报难度很大，就放弃这方面的努力。如果我们不做地震预报研究，也就无法真正地认识地震，也就永远预报不了地震。