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地震预报发展战略在于创新


[日期:2009-10-11]

1 关于对地震预报异议的评议

1.1 关于对地震预报异议: “几位科学家联合撰文断言地震根本不能预报”的评议

    科技日报根据Science Vol. 275 Geller等的文章, 1997年3月19刊出了题为“几位科学家联合撰文断言地震根本不能预报”的报导。Geller等认为“处于自组织临界状态的大地, 任何一次小地震都有可能灾变为一次大地震”。而“小地震发展成为大地震将决定于不仅是其断层附近, 而且是其整个(震源体)空间的物理状态的无数细结构”。因为人们根本无法掌握深部无数细结构的临界状态, 因之地震根本不能预报。我们认为对地震预报不必如此悲观。首先大地震不是在任何地方都能发生的。全球大震主要集中在环太平洋的一个大圆与欧亚带的半个大圆上,且这两大圆还互成正交。大震的空间分布具有特定图像与特征间距。其次大地震不是任何时刻都能发生的。大地震都是结伴发生在地震活动高潮期, 它们的发生具有相关性;有的地区甚至每天上午基本上不发生强震!地震发生的这些时、空特色, 为我们探究地震机理提供了重要窗口。诚然探索地震预报是很艰难的, 但并非无路可循。

1.2 关于对地震预报异议: “要进一步论证监测预报领域发展的必要性”的评议

    20048 月中国地震局组织了一次对我国地震事业至2020年中长期远景发展规划的专家论坛。在论坛中, 有些专家提出,既然地震预报难度如此之大, 再有十年、二十年也未必会有什么进步, 而随着国家GDP的增长, 房子愈建愈好, 建筑物震害死人的事将会逐渐减少, 因之有些专家认为监测预报未必还值得花钱继续组织攻关, 从而提出“要进一步论证监测预报领域发展的必要性”。今年七月在我国召开的大陆地震国际会议中, 日本著名学者Ueyda的报告正好可以回答这个问题。Ueyda播放了神户大震构筑物崩溃过程的实况录相, 其触目惊心的程度远远超过了我们的想象。Ueyda的结论是如果有地震预报, 神户震灾会有所缓解。2020年我国的GDP不会超越今日的神户, Ueyda的震灾实况录相对我们有参考价值。其实断言地震预报根本不可能的学者在国际上也只是一部份人。一般来说他们是并非直接钻研地震预报的研究工作者。面对政府和公众的强烈需求, 在人类探索未知世界的科学精神的鼓舞下, 国际上钻研地震预报的研究工作者也从没有放弃实现地震预报的追求。例如: 近几年各国已相继发射了地震预报探索专用卫星: Predvestnik-E () QuakeSat () DEMETER () ; 2004年世界超级计算机评比排行名列第一的是日本NEC 公司的Earth-Simulator /5120 计算机,而当前这台超级计算机日本正在用于探索地震预测。2004 9 28 日在美国加州Parkfield发生了一次6级地震, 美国NEIC/USGS与美国科学促进会特供Science Now均称此6级震为预期地震; 我国科技日报报导的标题是: 预期地震姗姗来迟。我们知道Parkfield正是美国地震学家预测该地将发生强震而设置了试验场进行锲而不舍跟踪的密集观测场所。据说Parkfield震后, 下一个强震将向南迁移, 而该处Kilis-BorokDavid D. Bownan等又均已早就提出了预报意见。国际上对待地震预报的真实态度, 若听其言而观其行, 应该说是杀牛用了牛刀。

2 地震预报困难何在; 地震预报的发展战略在于创新

    地震预报的困难主要是因为地震的复杂性,其成因机理超出了现有知识框架,需要对现有知识框架进行扩展与搭接。在探索地震预报的征途中,将会遇到许多“想不到”的现象, 需要我们对其领悟与破译。我们必须对此有充分的思想准备。要求知若渴。每领悟与破译一个“想不到”现象, 就在探索地震预报的征途上前进了一小步。整个地震预报征途是由无数个前进了一小步所构成的。不要忌讳与我们现有知识的冲突,发现冲突就是发现了我们现有知识框架的弱点、缺陷, 为我们进一步提高其水平创造了条件。例如,为什么“前兆”可在千公里以外出现, 为什么近处不敏感, 远区反而敏感? 为什么震前变化大, 同震却无变化等等的这些“想不到”现象, 须要我们去领悟与破译。2002113阿拉斯加M8.5级大地震, 三千公里外美国黄石公园的间歇泉与小地震都活动增强了。美国学者现在也承认相距三千公里的这些现象间可以有关系了。但她们的解释是阿拉斯加地震的地震波传到黄石公园, 扰动了黄石公园当地深部的含气构造所致。实际情况真的如此吗? 只是地震波同震扰动吗? 我们观测到的许多“前兆”现象, 却是大震发生前、后比震时同震还大。这些“想不到”的现象, 需要我们以创新精神去领悟与破译。地震预报呼唤创新。地震预报的战略在于创新。

3 地震实践是获得地震知识与检验地震知识的唯一老师

    鉴于地震预报攻关长期不能突破, 如上节所述, 从现有知识框架演绎恐难奏效。纸上谈兵是不会获得好结果的。来自地震实践的现象要尊重; 未经地震实践的观念要存疑。即使瞎子摸象也不失为是一种集思广益的知识来源, 只要瞎子们报告的, 确实是摸到了大象实体一部份的真实情况。地震实践是获得地震知识与检验地震知识的唯一老师。

4 避免误区、盲区要成为地震界的公德

    地震现象复杂, 即使我们诚心想准确叙述客观真实, 尚且还可能说得不够准确全面; 如果我们囿于利害关系, 只报喜不报愁, 提供的报告水分很大, 把大家引入误区、盲区, 那就只会使在攻克地震预报的征途上难上加难。使群体避免误区、盲区要成为地震界的一种公德。

5 为地震预报探索者提供公益性的信息与工具平台

    地震现象复杂, 它涉及多种学科、技术领域。多方面的有用信息、工具都可以为突破地震预报添砖加瓦。一个人的精力有限,不可能事必亲躬。为地震预报探索者提供公益性的信息与工具平台, 让他们各自集中精力于他们最专长领域的攻关是具有战略意义的举措。

6 关于经验性地震预报

    关于地震预报我们经常听到的一种评议是中国人的地震预报属于经验性预报。可以认为地震是发震动力作用在发震构造上的一种响应。对于地震预报来说, 理应有一定的发震构造与发震动力的模式, 随着发震动力的演变, 发震构造做出了随时间变化的响应(即为地震) 。这样的地震预报就可以称作为在理论指导下的模式预报。地震预报遵循这一途径的探索古今中外已不乏其人。例如在实验室中试件受压声发射的检测研究就是一种模型的相似模拟, 而且确实我们已藉此获得了许多有关地震预报的有用知识。但模式预报面临的困难是处于地壳深处的发震构造与发震动力, 我们还难以确切把握。不确切的构造在不确切的动力作用下的响应难以拟合地震的实况。即使启用了世界上最高级的第一号计算机, 似乎也仍未听到有突破性的消息。

    另一方面, 在观察地震的实况中, 我们也已发现了地震的响应可以呈现出许多有规律的特征, 例如地震的相关性、等间距、网格性、块体、条带、空区、密集-平静等等。我们将它们总称为地震活动性图像, 地震活动性图像就是发震动力作用在发震构造上的产物。对图像规律的认识可以反过来约束我们对发震构造与发震动力的推断。与此同时, 在地震形变、地震磁电、地震流体等地球物理场的监测中, 我们也已发现了多种类型异常的场兆(例如地壳形变加速、地磁低点位移、地下水位的涨落等)与地震发生的相关性, 因之可以认为协同这些地球物理的场兆可以更有效地约束对发震动力与发震构造的推断。这种藉助于从研究地震与地球物理场兆响应入手的对发震动力与发震构造的探索途径, 可以称作为模式预报的逆向探索。它可以为理论模式的选定提供更可靠的约束。当然这种对发震构造与动力的逆向探索, 也同时为探索研究响应自身的场兆指明了开拓的方向。在社会减灾迫切要求地震预报的今天, 当我们认识到一些场兆与未来的强震已具备了一定的预测能力, 那么恰当地应用这些能力, 边研究边预报也是无可厚非的。这就是所谓的经验性地震预报。只要经验性预报不是只停留在现象间的简单统计相关上, 而要以探索、推断、约束、界定发震动力与发震构造为己任, 并在这种从实践中认识到的动力2构造模式指导下, 进一步再开拓自己的场兆探索途径, 那么经验性与模型性的地震预报就都是当前不可缺少的地震预报的探索途径, 两者必会互相补充、互相促进, 而为探索地震预报共同做出贡献。再者, 对于一个地震预报的探索者, 他何尝不可以将经验预报与模式预报两种思维共存于自己的一个脑海中, 相互切磋, 以达到更客观地把握地震的客观实际。经验分析需有模型的指导与开拓; 模型计算需有经验的约束与验证。而攻克难题的密钥有时往往存在于精确考察研究对象的特征中。



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