地震預報

地震預報

地震預報是對未來破壞性地震發生的時間、地點和震級及地震影響的預測,是根據地震地質、地震活動性、地震前兆異常和環境因素等多種手段的研究與前兆信息監測所進行的現代減災科學。地震預報技術是從地震監測、大震考察、野外地質調查、地球物理勘探、室內實驗研究等多方面對地震發生的條件、規律、前兆、機理、預報方法及對策等的綜合技術。

基本信息

地震預報地震預報

研究歷史

1、美國在1964年3月27日阿拉斯加大地震之前並不重視地震預測工作。
2、阿拉斯加大地震後,1965年一些美國科學家提出了地震預測和震災預防研究十年計畫。
3、1973年美國紐約蘭山湖地震和1975年中國海城地震的預報使得國際地震學界對地震預測一度瀰漫了極其樂觀的情緒,到了20世紀70年代末,大多數早先提出的可能的地震前兆都被確認為對地震短、臨預測價值不大。到了20世紀80-90年代,美國地震學家預報的聖安德列斯斷層上的帕克菲爾德地震、日本地震學家預報的日本東海大地震都未發生 (前者推遲了11年於2004年9月28日才發生,後者迄今還沒發生),使許多人感到悲觀。
4、1977年美國國會通過了《減輕地震災害法案》,把地震預測工作列為美國政府地震研究的正式目標。特別是在1970年代,前蘇聯報導了地震波波速比值在地震之前降低之後,美國紐約蘭山湖地區觀測到了震前波速比異常,隨之而來的大量關於地震前兆的物理機制的提出以及1975年中國海城地震的成功預報,在美國乃至全世界範圍內掀起了地震預測研究的熱潮,甚而樂觀地認為‘使對地震發生的物理機制了解得不是很透徹 (如同天氣、潮汐、火山噴發預測那樣),也可能對地震做出某種程度的預報’。
地震預報地震預報

5、1978年6月,日本政府通過了“大地震對策特別措施法”,其中最重要的一點是:當監測前兆的網路觀測到異常時,由專家組成的專門委員會進行判定,如果判定是“東海大地震”的前兆,最終將由內閣總理大臣發布“警戒宣言”,並啟動應急反應計畫。然而自1978年以來,迄今仍未檢測到需要啟動應急反應計畫的異常。著名的地震預測專家、判定委員會主席茂木清夫對該委員會能否履行其判定東海大地震短臨前兆的功能表示懷疑,並於1997年辭去該委員會主席職務,黯然下台。繼任的新主席滿上惠也持有類似觀點。
6、然而到了1993年年底,預報中的帕克菲爾德地震還沒有發生。美國地質調查局最終只得宣布宣布“關閉”帕克菲爾德地震預報的“視窗”。年復一年,“盼望”中的帕克菲爾德地震一直不來。
7、1997年,日本東京大學、加州大學洛杉磯分校等學校的4名地震學者——Geller、Kagan、Jackson等4名教授聯名在《科學》雜誌發表了《地震無法被預測》的論文。該文指出,在對地震預測進行了近30年的苦心研究之後,得出的結論是:地震是無法預測的,從事這方面的研究工作是一項毫無希望的工作。這一論文在科學界內外引起強烈反響,地震預測預報研究進入一個“低谷”。此後包括美國科學家也迴避“地震預報”這樣的辭彙。
8、1999年2月-4月期間,《自然》雜誌在它的網站上組織了對“地震預測”的一場辯論。Geller,《地震無法被預測》的主要作者,在辯論中說如果可靠和準確的預測現在不可能,在可以預見到的未來也不可能的話,為什麼還要辯論這個問題?這個問題的答案看來是社會學性的,而不是科學性的。美國地質調查局亦明確表示不預測地震,而只做長期機率預報。
9、2004年9月28日地震學家在加州中部帕克菲爾德地震試驗場守候多年的6級地震終於發生了。雖然帕克菲爾德地震比預測的時間晚了整整11年,但是無論如何還是來了。 同年,《自然》雜誌刊登了《思路的劇變》一文,指出地震預測預報研究開始出現“升溫”,這是一個很大的轉折。幾乎每一次強震,都牽動著人們敏感而脆弱的神經。面對毀滅性災難,人們痛定思痛,屢屢追問,以人類現在所掌握的科學技術水平,到底能不能在事先對地震做出預測預報?回顧40年來中國地震的預測預報歷史,有助於我們對這個問題做出正確的判斷。
2010年,各國地震頻發。從1月3日索羅門群島7.1級地震、1月12日海地7.0級地震,到2月27日智利馬烏來8.8級強震,再到4月14日玉樹7.1級地震……種種跡象顯示,全球地震活動明顯加劇,進入了一個新的地震活躍期
中國是世界上唯一把地震預測作為專業地震部門社會責任和工作任務的國家。據筆者不完全統計,自1970年成立中國地震局至今,地震部門有記錄的地震預測至少77次,其中強震31次,中強和有感地震46次。除此之外,地震局系統外比較準確預測的震例也達數百次之多。

主要要素

地震預報的三要素指發震時間、地點和震級。地震綜合預報五階段工作程式僅包括表中後五項:即地震形勢預測、年度地震中期預報、地震短期預報、地震臨震預報與震後預報。

震後地震趨勢判定(震後地震趨勢預報)——指對社會產生影響的地震發生後,對受其影響地區近期內地震活動形勢的分析結果,包括對震後不會再發生破壞性地震的無震預報,也包括對震後強餘震或更大地震的預報。中國根據觀測到的大量前兆異常資料及一系列預報地震的經驗,逐漸形成了“長(數年至一二十年)、中(一到數年)、短(數月以內)、臨(數天至幾十天)”的漸進式預報模式;採取“震源形成及演變過程的追蹤與區域應力場變化的動態監測相結合”的工作方式;用“條、塊、帶、源、場、兆、觸、震逼近思想”,進而研究了地震預報的判據、指標、方法以及技術程式。

主要方法

(圖)地震台預報地震台預報

預報地震的方法大體有三種:地震地質法、地震統計法、地震前兆法,但三者必須相互結合、相互補充,才能取得較好的效果。儘管地震預報還沒有過關,但是地震工作者根據長期的理論研究和工作實踐,形成了一定的地震預報體系,當然這種體系並不十分有效,有待於進一步改進和完善。目前的預報主要建立在理論計算和前兆觀測的基礎上。

以震報震

測震學預報方法:簡稱“以震報震”。用地震活動的空間、時間、強度的變化來預報地震三要素的一類方法。包括波速比、b值、圍空、條帶、統計預報等。目前,以震報震的方法越來越得到地震工作者的重視,常作為綜合分析預報的主要依據之一。

前兆觀測

地震前兆觀測:根據地震前兆監測設施所提供的資料,經過一定的處理,提取異常,預報地震。常見的前兆監測手段有:地下水觀測、地形變觀測、電地場觀測等。

巨觀異常

巨觀異常:通過人的感官所能發現的一類地震前異常現象。主要包括動物的習性異常,地下水水位的漲落、水井翻花冒泡、浮油花、變色、地光、火球、果樹重花等。大面積、短時間內大量出現這類異常現象,是最準確的地震來臨的信號。相信隨著地震科普知識和通訊設施的不斷普及,利用巨觀異常預報地震的可能性會越來越大。

主要類型

(圖)新聞發布會新聞發布會

為了不同的用途和目的,地震預報分了四個類型。按照國家的標準說法,對十年以後的破壞型地震預報,我們叫長期預報。兩年以後的叫周期預報,三個月以後的叫短期預報,十天左右以後的叫臨震預報。

長期預報

是對某一地區今後數年到數十年強震形勢的粗略估計與機率性預測。主要依據是對歷史地震活動資料的統計分析,對現今地質構造活動(尤其是斷層)背景、地震活動背景、其他地球物理場的變化背景、地殼形變(幅度、速率、方向等)的觀測研究,並考慮到天體運動、地球自轉等因素。通過斷層活動與其他這些因素的組合特徵及發展趨勢,對區內的發震可能性及其變化方式進行分析,提出長期性的趨勢預報意見。以此為基礎,才可在監測力量較強、資料較多的地區進行地震三要素的中、短期定量預報。由於中國地域遼闊,監測與研究力量有限,因此在長期預報中就要有所側重,注意強震的地震地質標記,如大地構造的邊界帶、新構造差異活動帶、活動斷裂帶、斷陷盆地、地殼厚度變異帶、殼內低速層(在地殼岩石圈之下,上地幔上部,大約60~250km深處有一地震波速局部降低的圈層,叫低速層)、地殼形變幅度、速度強度等。強震多發生在活動斷裂的端點、拐點、交點、閉鎖點等部位。

中期預報

地震中期預報依據各種前兆趨勢異常的時空分布特徵圈定危險區,並據經驗公式判斷發震時間與強度。進行中期預報要考慮監視研究區的地震地質構造、歷史地震情況、監測台網的布局,各單項異常的類型、空間分布特徵、數量、幅度、異常起始、轉折、結束時間及異常的預測意義;地震活動性的時間變化分析及是否出現空區(在被稱作地震空區的區域內,地震活動水平明顯低於周圍地區,或幾乎沒有地震發生。地震空區有可能與孕震有關)、條帶、集中區等空間異常圖像;在上述基礎上統計與作圖,進而分析各類異常的時空演變特點。地震形勢預測是中期預報階段中的基礎性工作。據歷史地震資料,運用統計學分析,如線性預測、極值理論、相關分析等方法或巨觀震史學分析可研究地震活動的時間分布特徵並劃分區域地震的活動階段,據此可估計區域強震活動進入活躍狀態的時間及相應的機率值。運用模式識別、綜合機率及模糊判別等方法,利用多種預報因子可對地震趨勢進行綜合分析與判定。但不論什麼方法,重要的還是對實際前兆信息的監測與處理分析。此外,區域強震活動與太陽黑子(太陽黑子太陽光球層上出現的,溫度比光球低的暗黑斑點)活動、地球自轉、月相及早、澇等天體活動及自然現象具有一定的相關性。通過分析發現有利於本區強震發生的環境因子出現時,也可作為強震預報的參考。

地震預報地震預報

短期預報

短、臨預報階段,除繼續追蹤監視中期與短期異常的發展變化外,還應從時空兩方面進一步核定與分析各類異常的數量、比例、持續時間、變化速率、異常幅度、轉折、加速或恢復時間等特徵量,臨震階段尤其要注意突發性異常的這些特徵。突發性異常既包括原有中、短期趨勢異常、新的大幅度加速、轉折或恢復,也包括新出現的前兆突跳、階躍和有一定數量與範圍的巨觀異常現象,如地下水的突然升降、變色、變味、翻花、冒泡,水、氣、油的噴發,動物習性異常,聲、光、電異常及氣象要素的突變等。應綜合分析突發性異常的總體特徵,如各類突發性異常出現時間的準同步性特徵;異常頻次、強度等隨時間的變化;突發性異常在空間分布上的相對集中性,異常分布與構造的相關性,異常數量與項目的比例等。繼續修正已有的地震三要素,地震三要素指(未來)地震的發震時間、地點與震級,它是地震預報需要回答的主要問題。密切監視預報區及周圍地區的地震活動動態,尤其是當監視區出現顯著的震群活動時,應立即運用多項判據判定是否為前震活動。

臨震預報

在中強以上地震或其他有重要意義的突發性震情(如中小震群活動)發生後,要迅速而準確、完整地確定地震的基本參數,給出地震序列資料及相應的基本圖件,如M-t圖、N-t圖等。確定巨觀震中位置、烈度等值線與極震區長軸方向等;分析震區周圍地震前後微、巨觀異常變化,空區、條帶、波速等震前區域中、短期地震異常背景及其他中、短、臨前兆異常與已發生地震的三要素對應關係,分析本區歷史地震的活動復發周期、地震類型及與臨區地震活動的相關關係。

主要案例

地震預報的水平和現狀地震預報的水平和現狀

預報地震是人們長期的願望,但由於地震是在地下發生的,不能直接觀察,更由於影響因素十分複雜,因此尚未完全解決,有成功的經驗,也有失敗的教訓。

部分成功案例:

1975年2月4日遼寧海城7.3級地震;
1976年5月29日雲南龍陵7.5級地震;
1976年7月28日唐山大地震7.8級地震背後的真相;
1976年7月28日青龍奇蹟-唐山大地震;
1976年8月16日四川松潘7.2級地震;
1976年11月7日四川鹽源6.7級地震;
1995年7月12日雲南孟連7.3級地震。
2008年5月12日四川汶川8.0級大地震

現狀前景

(圖)地動儀地動儀

發展現狀

對地震孕育發生的原理、規律有所認識,但還沒有完全認識;我們能夠對某些類型的地震做出一定程度的預報,但還不能預報所有的地震,我們作出的較大時間尺度的中長期預報已有一定的可信度,但短臨預報的成功率還相對較低。中國的地震預報由於國家的重視和其明確的任務性,經過一代人的努力,已居於世界先進行列。在第四個地震活躍期內,曾成功地對海城等幾次大震做過短臨預報,因此經聯合國科教文組織評審,作為唯一對地震作出過成功短臨預報的國家,被載入史冊。

但是從世界範圍說,地震預報仍處於探索階段,尚未完全掌握地震孕育發展的規律,我們的預報主要是根據多年積累的觀測資料和震例,進行經驗性預報。因此,不可避免地帶有很大的局限性。為此,《中華人民共和國防震減災法》第十六條規定:國家對地震預報實行統一發布制度。地震短期預報和臨震預報,由省、自治區、直轄市人民政府按照國務院規定的程式發布。任何單位或者從事地震工作的專業人員關於短期地震預測或者臨震預測的意見,應當報國務院地震行政主管部門或者縣級以上地方人民政府負責管理地震工作的部門或者機構按照前款規定處理,不得擅自向社會擴散。在中國地震預報的發布權在政府。屬於地震系統的任何一級行政單位、研究單位、觀測台站、科學家和任何個人,都無權發布有關地震預報的訊息。

發展前景

中國建立了國家數字地震台網,含有50個數字地震台站,同時建立了一批區域數字地震台網。進入九五以來,又實施了中國地殼運動觀測網路的大型科學工程,建立了GPS觀測網路。該網路包括25個連續觀測的基準站、56個定期複測的基本站和1000多個不定期複測的區域站。國家數字地震台網和中國地殼運動觀測網路均於2000年正式建成並通過了國家驗收,2001年已投入正式運行。目前已在地震科學和地震監測預報研究中展示了廣闊前景。此外,通過‘九五’大力加強衛星遙感技術在地震監測中的套用研究,在華北、西北、西南等地建立了衛星遙感觀測站,接收衛星圖像數據,開展相應區域的熱異常監視。此外,數字地震前兆台網的建設也有了新的進展,建立了山東實驗數字地震前兆台網並進一步向全國各地推廣。與國際同步進行的中國地震預報研究也取得了重要進展。可以相信全球一系列重大科學計畫和中國一系列重要研究項目的實施將為地震預報研究的深入發展提供新的重要基礎。

世界難題

(圖)震後救護震後救護

到目前為止,地震預報還是一個世界性難題。地震預報必須同時包括時間、地點和強度,由於地震情況複雜,有些地震能預報,有些則無法預報,現在全球預報地震的準確率只有20%多。目前,包括像美國日本等已開發國家在內,地震預報仍然處於探索階段,地震預報還遠遠沒有做到像天氣預報那樣準確。近年來,國際上有一些科學家對地震預測持否定意見。有人甚至發表“地震無法預測”的論文,明確提出“地震是無法預測的”論點。但另有一些地震科學家對地震預報的成就給予了肯定,認為地震發生地點、時間、震級的短期預報終將實現,而長期預報的成就則更加突出。

一系列全球性重大地球科學計畫的實施將為地震預報研究提供新的基礎。在地震學研究方面,繼法國的‘地球透鏡計畫’(GeoScope)和日本的‘海神計畫’之後,美國最近醞釀為期15年的‘地球透鏡計畫’(EarthScope),以發展地震科學、促進地震科學在減輕地震災害中的套用為目標。最近10年來,美國開展和正在醞釀開展的‘洛杉磯地區地震試驗’(LASE)和‘美國台陣(USArray)項目’、‘板塊邊界觀測計畫’(PBO)、‘聖安德烈斯斷層深部觀測’(SAFOD)等更是直接圍繞著與地震孕育發生相關聯的一系列重要的科學問題開展研究。其中包括與地震成因直接聯繫的深部隱伏斷層的探測及其活動性判定,地震孕育的深淺部構造,板塊邊界帶的運動變形、應變速率、地震復發模型,以及通過深鑽對聖安德烈斯斷層帶上大地震震源區結構、物性、變形、應力狀態和流體蘊存等的直接探測。毋庸置疑,這些基礎性很強的研究計畫,都將逐步為地震預報奠定重要的基礎。除了觀測技術的巨大進步之外,地震學家也越來越多地認識到,儘管在成因機理上板內大陸強震比板緣的海溝系地震複雜,但在構造物理條件和地震的破壞機制上,大陸強震比板緣強震含有更多的破裂成分。這種含有某些破裂成分的大陸強震的預測比以摩擦滑動為主的板緣強震的預測具有更大的可能性。

最新研究成果

研究過程

中國安徽宣城溪口農民李六四自發、自費研究地震十七年(截至2010年),他認為:“地震是由地幔中核變的及時效應造成的。煤炭是石油演變產生的,石油是天然氣演變產生的。溶洞是因為液體受熱轉化成氣體,其膨脹壓力造成的,地球生物是在早期地球的液態有機矽中誕生並進化而來的。”其理論學說為《地球熱核演變說》。 他的學說有可能成為後人了解地球、地震等的理論基礎。但是,由於條件、知識的局限某些內容尚在研究、完善中

主要內容

第一章《地震核變成因論》著重闡述: 地震是地幔中核變的及時效應在地殼上的表象。 地幔的長期沉澱、析出、分層,在地球深處形成較純淨的核裂變(如鈾等)物質圈,同時由於地幔的長期析出或內部物質的生成析出或地幔對地表的液態、氣態物質(如海水、石油、空氣等)的吸入、熱解,在地幔的上層(地幔、地殼之間)聚集了較為純淨的核聚變物質(如氫等)。地幔的對流造成核裂變物質相遇,以超過臨界體積,發生核裂變,(如果此時附近存有核聚變物質)進而引發核聚變,產生瞬間極速膨脹,反彈地殼產生縱波,縱波拉伸地殼產生橫波。 餘震的產生機理是因為一方面核變產生溫度熔化地幔,並同時造成地幔溫度的不均勻,加速其對流,以提高核裂變物質相遇的機率 ,另一方面核變產生溫度還可以熔化地殼釋放核聚變物質,同時又可以提高含氫化合物(如海水蒸汽)的熱解比例,以增加核聚變物質的含量。 本章還對預測地震、減少地震,如何開採地震能源等問題作出較深層的分析研究。

國際看法

在國務院新聞辦公室召開的玉樹地震相關信息新聞發布會上,與會記者多次問及地震預報。張國民對“預報”二字避而不答:“地震的預測是社會公眾強烈的需求,也是我們地球科學家,特別是地震學家畢生奮鬥的最崇高的科學目標和重大的科學難題,為此付出了一代一代人的努力。”
國際主流地球物理學界認為,由於人類對地震產生、發生的機理研究還遠遠不夠,準確的地震短期和臨震預報在當前是辦不到的,這也是全世界除中國之外所有國家不做地震預報的原因。著名地震科學家、日本東京大學地球與行星物理學系蓋勒教授(RobertJ.Geller)甚至認為,地震永遠不能預報。其依據是,地球是一種自組織臨界狀態,在這種臨界狀態,一個小的事件會引發大小不等的一系列連鎖反應(如同著名的“蝴蝶效應”)。而與同為自組織狀態的天氣現象不同的是,人們根本無法掌握地球深部無數細結構的臨界狀,所以地震根本不能預報。
中國科學院院士、地質與地球物理研究所研究員姚振興也認為,天氣預報可以通過測量、方程計算等方法在一定程度上做出來,“但地震,現在到底要測量哪些量都不清楚,對於一些前兆和地震之間到底是什麼關係也不清楚,無法預報。”
實際上,對於“當前不可能準確預報地震”這一事實,中國地震學界也並不否認。中國地震局前地震預報員(現已退休)孫士鋐說:“經過幾十年現在地震預報的水平依然很低,一些方法也僅算是科學界的一種討論,各

地震預報地震預報
家之言而已。”
但4月15日,北京市地震局針對地震謠言發布公告稱:“經北京市地震局分析會商,北京地區地震活動正常,近期不會發生破壞性地震。”
這一公告為闢謠而出,但顯然,“北京地區近期不會發生破壞性地震”事實上也可以算是一種預報。這一公告給人傳達的信息依然是:地震是可以預報的。
依據前震報主震,這被認為是中國地震預報工作者取得一些成績的原因。在這次玉樹大震前夕,還發生了一個4.7級的前震(兩者震中僅相差十多公里),而地震部門沒能由此預報7.1級的大震,青海地震局監測預報處處長宋曉明針對媒體說,第一次地震發生後,地震預報部門成立應急預案,迅速對地震的下一步趨勢進行研判和會商,正在會商期間便發生了7.1級強震。
對此,張國民說:“每一次地震之前的情況非常複雜。因為像這種4級多的地震,在全國各地是經常發生的,是一種較普遍現象。憑一次4級多的地震,馬上對後面的大地震做出預測是非常困難的事情。”一個基本事實是,全球每年發生的4級以上地震數以萬計,如果每次發生這個規模的有感地震人們都要做出反應等待後面的“大震”,世界各地將時常陷入混亂。
對於在“當前是否能夠預報地震”這一問題下地震局專家們表現出來的矛盾,業內人士將其解釋為地震局當前所處尷尬境地所致:公然承認不能預報,則地震局也就失去了存在的意義。
在地震局內部,部分研究者將注意力集中在前兆研究(包括動物異常),以及根據以往地震的發生數據來進行統計,推測下一次地震發生的時間,這被其他一些科學家認為是“民科思維”方式。有地質學家認為所謂的預報其實是科學算命,原因是每次地震事後找到的所謂“前兆”,與地震之間的關係並不明確;地震的發生隨時間變化並無可靠規律。

圖書

基本信息
書名:地震預報(平裝)
作者:劉正榮
出版社:地震出版社
出版日期:2007-11-1
定價:28.0元
內容簡介
本書收錄了作者自上世紀60年代以來的主要研究成果,首先介紹了地震及區域地震活動特徵,並對地震的復發周期、地震頻度、地震預報方法、轉移地震等內容做了深入的研究,對於我們了解地震活動及地震預報有著重大意義。
本書目錄
·巨觀地震學研究·
用巨觀方法測定震源深度的量版
·大地震研究·
龍陵共軛地震群的特徵
以耿馬、瀾滄地震為例再論共軛地震
東亞地區強震活動的50年周期
固體潮對海城地震的調製與觸發
·b值研究·
b值特徵的研究
建築抗震設計中的小、中、大震烈度研究
·復發周期·
地震的復發周期
復發周期用於長期地震預報——從董國勝同志預報8級地震談起
用復發周期等研究四川榮昌地震——兼論最大地震震級與弱震數目的關係
瀾滄-耿馬地震前的復發周期時空掃描
·地震頻度研究·
地震頻度衰減與地震預報
遠程前震與遠程餘震——h值研究的重要補充
最強餘震的識別
地震頻度衰減研究中的積分下限問題
關於地震頻度衰減的一個證明
餘震衰減公式的統一
·地震預報的極限時間法·
極限時間法與臨震預報
祿豐、武定、麗江諸地震的相互關係——兼論麗江地震的預報
用極限時間法分析四川吉居地震
用極限時間法分析2003年巴楚、伽師等地震前h'值異常變化過程
·轉移地震·
轉移地震
地震力與弱轉移地震
主要論文目錄
編後記

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