汶川地震以后,國內學術界和媒體都十分關注地震預報問題。近日,國際地震研究專家和學者會聚北京,召開了地震學與地震可預測性國際會議。會議期間,《科學時報》記者訪問了一部分在國際上得到公認的地震研究專家。他們既有一致性觀點,也存在科學問題解決途徑的分歧。
Max Wyss:追求真理是科學的本質
現任世界行星監測與地震減災機構主任、就職于瑞士WAPMERR公司的地震學家Max Wyss,在地震研究領域曾獲得多項獎勵,如洪堡基金美國高級科學家獎等。他說:“很早以前,哲學家們試圖理解宇宙,尋找真理,但他們并不知道真理是什么,但仍一直不停地追求。這是科研探索的本質。關于地震預報,目前國際上成立了一個CSEP中心,正用模型和假設檢驗全球預報的結果,它代表了地震預報研究的存在。通過恰當的研究途徑,這個中心在假設基礎上開展研究,之后讓這個假設接近事實,然后確定其真假。這即是一種期待或希望。在中國,地震觀測方面有很好的長期積累資料,如果進一步開展深入的理論研究,無疑能夠加快推進預報的研究進程。”
Max Wyss不久前曾試圖拍攝一部客觀反映地震預測預報科學進展的科教片,其攝制組已在新西蘭的國際會議上采訪了一批地震學家。但因金融危機影響缺乏資金,拍攝暫時停止。他自己正在創作一部小說,將以文學的方式向公眾解譯地震知識,目前已完成了約2/3的內容。
在地震研究方面,他現在主要開展災害評價,計算世界各地地震發生后數小時之內有多少人死亡。如汶川地震之后,他與中國研究人員通話后,在3小時內作出預測,推算汶川地震可能死亡2萬~9萬人。當時,他通過電子郵件把自己的這個預測傳給了許多人,包括中國的科研人員。
石川友三:重拾地震預報研究
“我一生都在從事地震預報研究。大學時代我學習粒子物理,但因與地震預報研究距離較遠,我選擇了地震預報研究。”日本氣象廳地磁研究所所長、日本地震學會副理事長石川友三說。
這位曾在上世紀70年代來中國學習地震預報研究的學者介紹,日本在神戶地震之后,預報研究曾一度陷入低潮。但最近幾年,東京大學設立了新的預報研究計劃,可謂重拾地震預報研究。這其中有2個原因。首先,日本東海地區的板塊邊界破壞性地震愈來愈多,因印度板塊和亞洲板塊交界處地震活動呈現活躍趨勢,如1944年,發生了7.9級地震,1946年又發生了8.0級。這些地區對于日本十分重要,日本沒有放棄在東海的地震預報研究。
其次,新技術讓人們看到了預測預報的新希望。如GPS技術的發展,使地震觀測有了新視角。在這次會上,日本防災科學技術研究所的郝憲生,用衛星數據所開展的研究取得了令人興奮的進展。過去地震后的觀察,除了儀器觀測資料和現場考察沒有更好的手段。對于汶川這樣的大地震,關于斷裂帶的具體破裂狀況,若實地勘察各處的詳細變化,需要幾個月。可衛星只需要兩次掃描,就能提供精確度達到幾厘米的地面變化數據。利用這樣的數據,郝憲生已反演出汶川地震最詳盡的破裂過程,其論文已被最近一期美國《地球物理通訊》專題刊登。
石川友三說:“在本次研討會上,人們已看到關于地震預報的研究,還有各種各樣新的統計模型。這些都顯示地震預報的研究工作出現好的趨勢。”
馬國鳳:地震研究已步入新的高度
臺灣中央大學地科中心主任馬國鳳認為,目前,地球物理學界關于地震研究已進入新的發展階段。
她說,地震學家過去研究地震絕大部分是老的地震,而新地震很少,因為地震發生周期超過了人的生命周期。但現在不一樣了,尤其是臺灣集集地震和大陸汶川地震之后,出現了關于地震的深鉆研究。這是世界地震研究的獨特現象。從深鉆中,地震物理學家獲得了十分寶貴的資料,這是地震學家過去不曾擁有的研究地震的信息。因為地震后,地球內部發生了變化,而開展地震預報必須了解地震發生的機理。但地震后,震區地球內部溫度衰減迅速,物質的變化也隨溫度的變化而變化,就像一個傷口,巖石有的是可以愈合的,愈合之后就很難了解地震過程中物質的變化情況了。雖然深鉆之后,地震學家不會很快解決預報問題,但可以建立起地震的關鍵參數,會有許多新的發現。
采訪中,她特別強調,地震預報是科學,不是藝術,更不是算命。地震預報之所以被稱為科學,即必須能夠重復,必須得到驗證,才有應用和推廣價值。如果獲得一些異常信息便簡單推測某處有地震,并不足以證明其能夠預報成功。
John B.Rundle:模型應用于概率分析
“確定性的,即包括時間、地點和震級的地震預報研究在過去都沒有成功。當前,地震學家大部分轉向地震發生概率的研究。”美國加州大學地球物理系教授John B.Rundle說。
據他介紹,他發展的一個被稱為PI的地震圖像信息模型,可以預測全球地震的危險性概率。該模型根據高質量的地震目錄和已有的地震知識建立。
他說:“這個模型已經放在網上,美國的任何人都可以利用它了解某一地區地震發生的概率,從而確定自己財產和生命的保護方案。這個模型自然有待地震的檢驗,需要進一步修改和完善。目前,在美國預測地震發生的地點上成功率為85%左右,時間和震級的預測概率大約為70%~80%。預測的準確率與地震監測臺站布設的密度密切相聯。在美國已有6個研究小組在應用他的模型,全球大約有20個研究小組在使用。”
Stuart Crampin:建立全球深井應力監控站
英國愛丁堡大學的Stuart Crampin說,過去大多數地震學家研究地震預報把目標大多放在震源上,但震源十分復雜。一個大地震需要預測的空間范圍很大,準確預報十分困難。而巖石比較脆弱,利用應力識別地震,可能是一種良策。
他介紹,他在冰島的大西洋中脊的轉換帶建立了深井應力觀測實驗站,發生在大西洋的地震震群與其相距約70公里。觀測資料表明,觀測站所得到的信息對地震的敏感度提高了數百倍,如果發生1個5級地震,即可在距離地震震中1000公里處獲得識別信息,并監測到許多4級以上地震。這樣的深井應力監測站,對于異常平靜的地震環境,可進行廣泛的觀測,包括寬頻帶的地震、重力、地電、地磁等的觀測,不僅可預測地震發生的時間、震級和斷層的破裂,還可以對全球5級以上地震進行預測。
他說:“如果在全球建立這樣的深井站,則可以觀測全球將要發生的地震。很多人認為地震是不可預測的,但實驗證明,雪崩和地震都是可以預測的。”
在本次大會上,他建議,全球擁有200個鉆孔應力監測臺站,即可設立全球地震監測系統(GEMS),提供全球破壞性地震的應力預報。
對于他的建議,很多研究者認為,這個方案成本高昂且實施難度大,不易實現。
據會議有關負責人介紹,這次會議的報告和論文比較全面地反映了國際上關于地震預測預報研究的現狀。本次會議總體呈現出幾個特征:首先,專家們十分關注地震預測預報研究,并在近年來取得多方面的科學進展;其次,關于地震預測預報的研究取得了一致共識,即地震預測預報問題現在在科學上仍未解決;第三,在研究的前景和研究路線方面,專家之間存在正常的分歧和爭論;第四,現代科學技術是解決防震減災問題的最有效的手段,對地震預測預報方法和成果必須進行嚴格的科學檢驗后才能用于實際等。
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