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百年地震预报研究:希望和绝望交替
地震预测是世界公认的科学难题,在国内外都处于探索阶段。目前,有关方法所观测到的各种可能与地震有关的现象,都呈现出极大的复杂性;科研人员所作出的预报,特别是短临预报,主要是经验性的。那么,地震到底能不能预测?与中国一样,国际上对此亦争论不休,而各国地震研究,亦多次沉浮波折。

  对于地震预测的研究,要回溯到上个世纪初。1906年是个悲惨的年份,全球爆发了4次8级以上大地震,智利瓦尔普拉索大地震是其中之一。

  此前,智利政府已经邀请法国著名地震学家巴罗担任该国的地震观象台台长,巴罗虽尽心尽力,但智利朝野仍对其未能先知该地震指责有加,巴罗最后郁郁病死于任上。

  1906年,时为助教授的今村明恒发表了一篇文章,预测在50年内日本相模湾将发生大地震。这篇文章受到了时为东京帝国大学地震学教研室主任的大森房吉教授的猛烈抨击,大森房吉认为今村明恒的文章缺乏可靠的科学依据并会引起社会恐慌,今村明恒从此处境艰难。

  4年后,同样曾在1906年发生了大地震的美国,学者瑞德提出了弹性回跳理论,自此地震预报成为民众和科学家思考的理论。

  1923年9月1日,今村明恒的预测言中了,日本关东大地震夺走了14.3万人的生命,成为了日本有史以来最严重的一次自然灾害。关东大地震发生时,大森房吉正在外国参会,得知大地震的消息后,在乘船回国途中病重,在抵达日本不久后去世。逝世之前,大森房吉将后事托付给了今村明恒。

  1925年,日本创建了东京帝国大学(今东京大学)地震研究所。

  而前苏联的费道托夫经过研究认为,大地震震源区之间的空隙区便是未来最可能发生大地震的地区,称作“地震空区”。费道托夫在他1965发表的论文的一幅地图中指出了未来可能发生大地震的地区。他的预测很快就在3个地方得到验证。

  自 20世纪60年代以来,日、美、苏和中国等国家分别制定了开展地震预测研究的国家计划。1965年,联合国教科文组织(UNESCO)曾委托国际地震学和地球内部物理学协会(IASPEI)组织工作组,召开过多次地震预测讨论会,负责联合不同国家,共同改进地震预测方法。

  日本地震预测研究小组1962年提出初步方案,计划用10年的时间集中收集基础资料,包括大地测量、地壳形变观测、地震仪器观测、地震波速度分析、活动断层的调查和测量、地磁观测以及地电观测等。1978年,日本国会通过了《日本大地震对策特别措施法》,这是世界上第一次以法律形式提出的对于大地震的对策。1979~1983年日本的目标是:在继续改进和完善观测系统,加强长期地震预测研究的同时,重点抓关东南部及东海地区的短期前兆,使地震预测向实用化阶段过渡。

  苏联从1948年10月5日阿什哈巴德地震(震级7┨)后,开始提出地震预测课题。60年代出现了一些把岩石破裂理论同地震学联系起来的研究工作,从物理学和数学上模拟震源过程,增进了对震源物理过程的理解。同时,地震前兆的野外观测大大发展,在地震活动性、纵波与横波速度比、震源机制、地电阻率、水氡含量变化等方面都取得了某些进展。在中亚和堪察加地区,根据多年观测,总结出一些预测指标,并利用它们进行试验性预测。

 美国在1964年3月27日阿拉斯加大地震之前并不重视地震预测工作。阿拉斯加大地震后,1965年,以普雷斯(F.Press)为首的小组,曾提出一个地震预测和地震工程研究的10年计划,包括地震物理基础、地震工程、地震现场调查和新技术装备的研制。1977年美国国会通过了《减轻地震灾害法案》,把地震预测工作列为美国政府地震研究的正式目标。“特别是在1970年代,前苏联报道了地震波波速比值在地震之前降低之后,美国纽约兰山湖地区观测到了震前波速比异常,随之而来的大量关于地震前兆的物理机制的提出以及1975年中国海城地震的成功预报,在美国乃至全世界范围内掀起了地震预测研究的热潮,甚而乐观地认为,即使对地震发生的物理机制了解得不是很透彻 (如同天气、潮汐、火山喷发预测那样),也可能对地震做出某种程度的预报。

  1973年美国纽约兰山湖地震和1975年中国海城地震的预报使得国际地震学界对地震预测一度弥漫了极其乐观的情绪。当时,许多著名的地球物理学家都深信:系统地进行短、临地震预测是可行的,不久就可望对地震进行常规的预测,关键是布设足够的仪器以发现与测量地震前兆。

  但是很快,学者们发现地震预测的观测基础和理论基础都有了问题:对报道的波速比异常重新做测量时发现结果重复不了;对震后报道的大地测量、地球化学和电磁异常到底是不是与地震有关的前兆产生了疑问。到了20世纪70年代末,大多数早先提出的可能的地震前兆都被确认为对地震短、临预测价值不大。

  到了2O世纪80-90年代,美国地震学家预报的圣安德列斯断层上的帕克菲尔德地震、日本地震学家预报的日本东海大地震都未发生 (前者推迟了11年于2004年9月28日才发生,后者迄今还没发生),使许多人感到悲观。

  此前日本学者一直预测,在沿日本西南海岸的南海海沟,有一个预计中的“东海大地震”。1978年6月,日本政府通过了“大地震对策特别措施法”,其中最重要的一点是:当监测前兆的网络观测到异常时,由专家组成的专门委员会进行判定,如果判定是“东海大地震”的前兆,最终将由内阁总理大臣发布“警戒宣言”,并启动应急反应计划。

  然而自1978年以来,迄今仍未检测到需要启动应急反应计划的异常。著名的地震预测专家、判定委员会主席茂木清夫对该委员会能否履行其判定东海大地震短临前兆的功能表示怀疑,并于1997年辞去该委员会主席职务,黯然下台。继任的新主席满上惠也持有类似观点。

  日本国土地理院于1997年公布了一个报告。报告说,在日本目前还做不到像“地震对策法案”所要求的短期预报,并且什么时间能做到也不得而知。

  同样是基于“地震空区”理论,美国地质调查局(该部门是美国内政部辖下的一个部门,但是一个纯粹的科学机构)在1984年发出正式的地震预报,明确指出在靠近帕克菲尔德的一段断层上,最晚在1993年初之前将发生一次6级地震,发震概率约为95%。

  然而到了1993年年底,预报中的帕克菲尔德地震还没有发生。美国地质调查局最终只得宣布宣布“关闭”帕克菲尔德地震预报的“窗口”。年复一年,“盼望”中的帕克菲尔德地震一直不来。

  1997年,日本东京大学、加州大学洛杉矶分校等学校的4名地震学者——Geller、Kagan、Jackson等4名教授联名在《科学》杂志发表了《地震无法被预测》的论文。该文指出,在对地震预测进行了近30年的苦心研究之后,得出的结论是:地震是无法预测的,从事这方面的研究工作是一项毫无希望的工作。

  这一论文在科学界内外引起强烈反响,地震预测预报研究进入一个“低谷”。此后包括美国科学家也回避“地震预报”这样的词汇。

又过了两年,1999年2月-4月期间,《自然》杂志在它的网站上组织了对“地震预测”的一场辩论。

  Geller,《地震无法被预测》的主要作者,在辩论中说,“如果可靠和准确的预测现在不可能,在可以预见到的未来也不可能的话,为什么还要辩论这个问题?这个问题的答案看来是社会学性的,而不是科学性的。”

  美国地质调查局亦明确表示不预测地震,而只做长期概率预报。

  然而峰回路转的是,2004年9月28日地震学家在加州中部帕克菲尔德地震试验场守候多年的6级地震终于发生了。虽然帕克菲尔德地震比预测的时间晚了整整11年,但是无论如何还是来了。

  同年,《自然》杂志刊登了《思路的剧变》一文,指出地震预测预报研究开始出现“升温”,这是一个很大的转折。

  而汶川地震发生后,《地震无法被预测》一文的作者、加州大学洛杉矶分校地球与天体科学学院(ESS)研究员Kagan观点有些变化:“我仍然相信,对于个别地震的预报从科学上来说是不可能的。但是,对于一个地震发生的概率是可能预测或预报的。事实上,1999年以来,我和我的同事已经在2个西太平洋地区开展了地震预报工作。全球超过50%的强震都发生在这两个区域。预报分为长期(几个月到几年)和短期(几小时到几个月)。前者对公共设施的建造(如房屋,道路)和保险率的设定很重要,后者则可以减轻损失。地震预报每天都在我的网站上公布。我们希望在非常近的未来,推动预报工作,并把它扩展到更大的区域。”(

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