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  地震地磁观测与研究  2023, Vol. 44 Issue (S1): 271-273  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.078
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引用本文  

孟宪森. 地震预测工作的几个问题讨论[J]. 地震地磁观测与研究, 2023, 44(S1): 271-273. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.078.
MENG Xiansen. Discussion of several issues of earthquake prediction[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2023, 44(S1): 271-273. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.078.

基金项目

老科协工作经费及科研基金课题(项目编号:301227202)

作者简介

孟宪森(1952—),男,研究员,主要从事地震监测预报工作。E-mail:mxs918@sohu.com
地震预测工作的几个问题讨论
孟宪森     
中国哈尔滨 150090 黑龙江省地震局
关键词地震前兆    异常信息    时空域    
Discussion of several issues of earthquake prediction
MENG Xiansen     
Heilongjiang Earthquake Agency, Harbin 150090, China
Key words: earthquake precursor    information of anomalies    space-time domain    

地震预测是世界难题,地震能否预测也存在广泛的争论。邢台地震后,经过现场调查研究,发现了一些前兆异常现象,从此开展了地震监测台网和群众业余骨干测报点的建设。海城和唐山地震后,提出了专群结合、土洋结合的预报方针,进一步推动了地震前兆观测的发展,特别是一些土地电、土地磁等项目更是遍布全国各地。1983—1986年动员了全国24个省、市、自治区地震局和局属科研单位2 000余人,通过对1966—1976年几个重大地震的逐个总结与系统研究,对地震前兆与地震预报方法的系统研究、地震预报方法的实用化研究等重大科研项目的攻关,对邢台地震以来的前兆观测资料进行了系统清理,并运用多种排除干扰的方法,经严格筛选得出一批可靠的前兆现象。这些前兆的变化量远超仪器观测误差和噪声水平。如海城地震前的前震活动和唐山地震前唐山地区的地形变异常、重力异常、视电阻率异常等,是得到国际同行认可的可靠前兆。这些异常多在震前发现,并非全是震后总结得出的。对筛选出的多数前兆现象不仅进行了统计检验,对其形成机制也开展了一些实验或理论研究,有的是按学科进行,也有按地震进行实验和理论探讨。如:地下水位、水氡、地电阻率前兆机理,按学科进行室内与野外观测实验,对前兆的发生机制提出一些解释。20世纪90年代以来,围绕唐山地震前兆的多项异常机理进行了理论探讨,从地震孕育模式的角度探讨了各项前兆的综合解释。研究结果表明:过去观测到的一些重要前兆是可以获得统一解释的(梅世荣等,1993),换句话说,已积累的前兆资料中可能确有地震前兆信息。但是,2003年9月震动日本北部的十胜—大木8.0级大地震发生前,分布在日本群岛各地的1 224个全球定位系统(GPS)台站和大约1 000台地震仪未观测到任何地震前兆现象。2004年10月美国帕克菲尔德地震发生在科学家极度关切的地区,也尚未获得可信的具有预报意义的前兆观测数据,还有日本9级和中国汶川8级巨大地震,等等。有些前兆手段在大地震前确实有所反映,但是后来出现更大异常却无地震的现象(黄立人,2005)。这些事实都值得进一步深思究竟哪些前兆观测方法能对地震预测有所贡献。毋庸置疑,我国在地震预测方面曾取得过一些丰硕成果,成功预报了辽宁海城、岫岩等地震,但主要依据是地震活动性的异常变化。近年来,全国地震趋势会商中也以地震学方法为主。因此,哪些前兆观测方法有效,其效果究竟如何仍值得深入考虑。笔者提出以下几个问题供有关学者探讨。

1 前震活动仍然是判断大地震的首要指标

在成功地震预报的案例中,大震前震源区出现前震活动是显著的标志之一。如1975年2月4日海城MS 7.3地震预报的成功,而1976年7月28日唐山MS 7.8地震前没有出现显著前震活动,缺乏判定。1995年7月12日孟连MS 7.3地震预报成功,而1996年2月3日丽江MS 7.0地震、2008年5月12日汶川MS 8.0地震前没有出现显著的前震活动,在震前失语。如此雷同,不是巧合,说明显著前震活动在临震预报中的前兆性意义。

这里为什么要加显著2个字,因为涉及前震如何识别问题,意义重大。从1966年以来我国测震台网逐渐建设、完善,中国地震台网测定我国发生50多次7级地震、2次8级地震,而在这些地震前,在震源附近地区发生显著前震活动的不到10%;做出成功临震预报的3次地震,即海城MS 7.3、龙陵MS 7.4和孟连MS 7.3地震,震前几天发生显著前震活动。

1975年2月4日海城MS 7.3地震前,根据辽宁营口测震台记录,1975年2月1日—2月4日记录527次地震活动,位置距离营口台20 km。海城MS 7.3地震前3天内地震集中,频度和震级增大。在区域地震平静的背景下,1975年2月4日4时23分发生ML 4.0地震,之后,6时53分4.0级地震、6时58分4.3级地震、7时50分5.1级地震、8时57分4.0级地震、10时33分4.8级地震、19时36分7.3级地震。从6时到17时半集中发生6次4.0—5.1级地震,最大震级ML 5.1,可称为大震前发生的一组显著前震活动。

1976年5月29日龙陵MS 7.4地震前,龙陵县政府在19时58分MS 5.2地震发生后果断拉响地震警报,震中附近的公社(区)领导则鸣枪示警,动员大家疏散,减少了人员伤亡。

1995年7月12日孟连MS 7.3地震前2天在震源区附近发生63次2.7—6.2级地震。其中4.0—6.2级地震9次,即1995年7月10日4时31分发生MS 6.2地震之后,5时29分5.1级、12时32分4.0级、16时40分4.3级、21时52分4.3级、7月11日2时52分4.2级、4时8分4.0级、6时43分5.3级、21时11分4.2级、7月12日5时46分MS 7.3地震。也可称为大震前发生的一组显著前震活动。

可是,1966年以来我国发生的50多次7级以上地震中仅此3例在震源区于震前几天出现显著前震活动。其他地震即使出现此类活动,由于显著前震活动技术判定标志仍未解决,未能成功预报(例如青海玉树)。其实日本2011年3月11日9级大地震前也出现了一次显著地震。从地震波如何判识前震,还未有突破。从序列参数、震源参数的分析研究,至今未找到与区域一般地震活动的显著差别。地球各地发生小震的比例远多于更高震级的地震。何时何地发生的小震或中等地震是前震,或不是,仍然属于科学难题。

2 地震预测难点

一个大地震的孕育发生可能历经几百年甚至上千年,乃至万年。笔者认为,地震孕育的时间和空间与研究者所处的时空域存在严重的不同步是地震预测的难点。时间域的巨大差异将是预测地震的一个瓶颈。

3 前兆异常的认定问题

前兆方法在地震预测中的作用,需要一定时间尺度的检验。各种设备在投入运行时都有一个适应环境的稳定期,并且不同环境,其观测记录也不相同。当前兆观测数据超过几倍方差时,认为可能是地震前兆。然而首要前提是,观测数据的数学期望值(均值)和观测数据离散程度(方差)已知。而在地学环境下,这种认识需要很长时间尺度的观测资料积累。数字化记录需要考虑供电、通讯、元器件受温度、湿度影响、环境干扰等因素的影响。剔除以上因素,还要考虑深层和浅层是否一致等原因。而相当多的震例总结中的前兆异常归纳,可能不一定经得起长期检验。

4 对预报的思索和建议

从观测出发,经验性地建立“异常信息”与地震之间的联系,是“经验预测”的实质。在“经验预测”中,相关物理概念不一定特别清晰,所用物理模型多较为简单,从大量观测资料中摸索经验规律,不失为一个“现实主义”的技术路线。“经验方法”与“统计方法”之间的联系是,所得异常信息与地震之间是否有必然联系,且需要统计学的论证。

地震预测是世界难题,地震能否预测也存在广泛的争论。笔者认为:(1)目前尚达不到对大地震做出具有减灾实效的预测。20世纪60—70年代,我国对辽宁海城和四川松潘平武等地震做出了一定程度的预测,特别是海城地震预测取得了明显的减灾实效。目前看来,除地震学外其他前兆学科异常的产生可能受气象、仪器自身稳定性、供电系统、通信链路、社会生产生活的影响。也有一部分的确反映了地球浅层和表层系统活动现象(但不一定与地震孕育有关)。而地震的孕育和发生可能与地球内部几千米以下深部活动相关。对前兆震例总结进行统计,发现异常出现比例多不超过观测项目的20%,汶川地震前异常出现比例更低(程万正等,2011)。笔者统计了首都圈地区2004年前后几年的数据,发现经常出现各类异常。然而,首都圈地区除近年发生的文安和德州地震外,多年未发生大的地震。(2)地震预测需要科学数据和研究支撑:①目前的科技水平尚只能支持在地球表面开展地震观测(地球的不可入性),而且物理量不清晰。②破坏性地震的发生是小概率事件。大地震,特别是7级以上地震,孕育周期一般较长,研究某一地区的地震活动规律,实验数据样本相对较少;③各地发生的地震具有不同活动特点;④地震预报对社会影响较大。

参考文献
程万正, 官致君, 苏琴, 等. 汶川MS 8.0地震前四川地区前兆异常及其统计分析[J]. 地震学报, 2011, 33(3): 304-318.
黄立人. 地震研究中的大地测量[J]. 国际地震动态, 2005(3): 1-7.
梅世荣, 冯德益, 张国民, 等. 中国地震预报概论[M]. 北京: 地震出版社, 1993: 233.