地震預(yù)報(bào)云翳

建立地震預(yù)警系統(tǒng)，比追求準(zhǔn)確的地震預(yù)報(bào)更為現(xiàn)實(shí)和有效

無論對(duì)于全球還是中國(guó)的地震學(xué)界，2006年堪稱一個(gè)“紀(jì)念之年”。

整整100年前，一場(chǎng)8.3級(jí)的大地震造成美國(guó)舊金山6萬多人死亡，同時(shí)也催生了現(xiàn)代地震學(xué)的萌芽；40年前的1966年，中國(guó)河北邢臺(tái)相繼發(fā)生6.8級(jí)、7.2級(jí)兩次地震，38萬人受災(zāi)，此后中國(guó)開始了大規(guī)模的地震預(yù)測(cè)研究。

更灰暗和慘痛的一頁，發(fā)生在整整30年前。1976年7月28日，河北省唐山市發(fā)生7.8級(jí)地震，超過24萬人罹難，直接經(jīng)濟(jì)損失逾200億元人民幣。

但2006年也不是簡(jiǎn)單的“紀(jì)念之年”。新的地震仍在我們身邊不斷發(fā)生。截止到9月底，僅在中國(guó)發(fā)生的震級(jí)達(dá)到5級(jí)的地震就達(dá)到了18次。其中，7月的河北文安地震，以及一個(gè)多月后在云南鹽津先后發(fā)生的兩次地震，都給公眾留下了深刻印象——盡管其震級(jí)難與上述大地震相提并論，但仍在提醒我們，危險(xiǎn)并未成為過去。

如何應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能降臨的地震的威脅，仍然是一個(gè)世界性的難題。對(duì)地震預(yù)報(bào)成敗的反思充斥于各種媒體，但在地震學(xué)家看來，中國(guó)面臨的最迫切的任務(wù)要復(fù)雜和艱巨得多。

世界性難題

中國(guó)的陸地面積僅占全球的7％，但在過去的百年里，全球發(fā)生的三次八級(jí)以上地震有兩次在中國(guó)；整個(gè)20世紀(jì)，全球七級(jí)以上的強(qiáng)震中國(guó)占了35％，死亡人數(shù)更占到55％。

來自中國(guó)地震局的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也顯示，上世紀(jì)50年代以來，中國(guó)死于地震的人數(shù)高達(dá)28萬人，傷殘76萬多人，房屋倒塌600多萬間，直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)百億元；在各類自然災(zāi)害死亡人口統(tǒng)計(jì)中，死于地震者占54％。

也許全球沒有任何一個(gè)國(guó)家像中國(guó)這樣憧憬地震預(yù)報(bào)。1966年3月，在邢臺(tái)地震現(xiàn)場(chǎng)，時(shí)任國(guó)務(wù)院總理周恩來提出了“希望在你們這一代搞出地震預(yù)報(bào)”的期盼。然而40年過去，橫亙?cè)诘卣痤A(yù)報(bào)面前的仍然是重重迷霧。

邢臺(tái)地震之后，中國(guó)采取了“專群結(jié)合”（專業(yè)預(yù)測(cè)和群眾觀測(cè)相結(jié)合）、“邊觀測(cè)，邊研究，邊預(yù)報(bào)”的道路，逐步形成了一套與之相匹配的體系，比如地震預(yù)報(bào)會(huì)商機(jī)制等。1975年的遼寧海城地震預(yù)報(bào)取得了巨大的成功，但整體而言，專家普遍的看法是，中國(guó)基于“經(jīng)驗(yàn)主義”的地震預(yù)報(bào)，成功率也僅處于略高于隨機(jī)預(yù)測(cè)的水平，即比“拋硬幣”略強(qiáng)一些。

這或許是一個(gè)有些殘酷的結(jié)論。但如中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院史保平教授在接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)所言：“迄今為止，地震預(yù)報(bào)依然是世界性難題。”

上世紀(jì)60年代開始，世界上一些地震比較頻繁的國(guó)家，如美國(guó)、日本、前蘇聯(lián)等相繼開展有計(jì)劃的地震預(yù)報(bào)研究。多年來的地震預(yù)報(bào)研究讓科學(xué)家意識(shí)到，地震預(yù)報(bào)的科學(xué)難度，遠(yuǎn)比預(yù)料的要困難得多。

在國(guó)際地震學(xué)界，部分學(xué)者對(duì)地震的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)充滿悲觀情緒。1996年11月，英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)地球物理聯(lián)合會(huì)在倫敦召開“地震預(yù)報(bào)體制評(píng)估研討會(huì)”。會(huì)后，三位著名的科學(xué)家蓋勒（GELLER）、杰克森（JAKSON）、卡甘（KAGAN）聯(lián)名在美國(guó)《科學(xué)》 雜志上發(fā)表論文，標(biāo)題就“讓人沮喪”——“地震不能預(yù)測(cè)”。他們認(rèn)為，在對(duì)地震預(yù)測(cè)進(jìn)行了近30年的苦心研究以及對(duì)各國(guó)地震預(yù)測(cè)考察后，結(jié)論是：目前還不可能在幾小時(shí)、幾天或幾周前預(yù)測(cè)出地震，只能做到中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)。

“目前科學(xué)家還不能像氣象學(xué)家預(yù)報(bào)天氣一樣，準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)地震的時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。”美國(guó)密蘇里大學(xué)地球科學(xué)系劉勉教授告訴《財(cái)經(jīng)》記者，“其中主要原因就是我們無法深入地下‘看清’斷層如何運(yùn)動(dòng)，我們對(duì)地震發(fā)生的機(jī)理還沒有完全理解。”

以中國(guó)為例，目前地震預(yù)報(bào)研究主要集中在地震前兆上。在中國(guó)地震局地質(zhì)研究所李志強(qiáng)研究員看來，是“有地震一定會(huì)有前兆，但是有前兆不一定有地震”。“現(xiàn)在我們監(jiān)測(cè)的前兆項(xiàng)目很多，但是對(duì)這些前兆和地震之間的具體關(guān)系還需要探索。”他強(qiáng)調(diào)。

30年前的唐山大地震曾被普遍批評(píng)為“漏報(bào)”的典型，但科學(xué)上對(duì)此仍存有爭(zhēng)議；因?yàn)橛兄c那次大地震相同或相似的前兆、最終并未引發(fā)大地震的例子并不鮮見。最為代表性的，是1998年春天在北京周邊一度沸沸揚(yáng)揚(yáng)的地震傳言。

知情人士告訴《財(cái)經(jīng)》記者，當(dāng)時(shí)北京的所有地震監(jiān)測(cè)臺(tái)都測(cè)量出了包括水溫、水氡（水中的氡氣含量）、二氧化碳以及地磁在內(nèi)的多項(xiàng)指標(biāo)異常。當(dāng)時(shí)國(guó)家地震局也有專家上書時(shí)任國(guó)務(wù)院總理的李鵬，時(shí)任國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)主任的宋健也參與協(xié)調(diào)此事，最終大部分專家的意見都傾向于認(rèn)為地震的可能性不大。

后來事實(shí)證明，上述指標(biāo)異常或許與氣候有關(guān)；而一旦貿(mào)然下達(dá)“疏散令”，造成的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)震蕩是可以想像的。

預(yù)警先行

或許正因認(rèn)識(shí)到地震預(yù)報(bào)的艱巨性和不確定性，迄今為止，全世界大概只有中國(guó)把地震預(yù)報(bào)作為政府的常規(guī)職責(zé)。其它國(guó)家則更多地訴諸類似地震預(yù)警系統(tǒng)（EEW，earthquake early warning system），來應(yīng)對(duì)地震的威脅。

今年8月1日，日本剛剛啟用了一個(gè)新的地震預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠探測(cè)到地震發(fā)生時(shí)最初的微弱震波，并在地震波傳到地表以前評(píng)估地震的威力，從而在破壞性的地震來襲前提前10秒－20秒向鐵路公司、發(fā)電廠和其他相關(guān)部門發(fā)出警報(bào)——就理論而言，哪怕只有幾十秒的預(yù)警，也可以挽留無數(shù)的生命。

地震預(yù)警系統(tǒng)的工作原理，主要是利用地震發(fā)生時(shí)S波和P波的時(shí)間差。地震時(shí)從震源發(fā)出的地震波分為S波（橫波，shear waves）和P波（縱波，primary waves）。前者傳播速度較慢，每秒4公里；后者傳播速度較快，每秒7公里。真正具有毀滅性、摧毀建筑物的是S波。因此，如果我們能準(zhǔn)確探測(cè)到先到達(dá)的P波，并據(jù)此迅速計(jì)算出地震的最終強(qiáng)度，那么地震預(yù)警系統(tǒng)就可以迅速關(guān)閉煤氣管道、向居民發(fā)布疏散警告等等，以減少地震損失。

預(yù)警時(shí)間的長(zhǎng)短，依地震發(fā)生地點(diǎn)至預(yù)警地區(qū)的距離遠(yuǎn)近而定。地震發(fā)生地點(diǎn)愈靠近預(yù)警地區(qū)，則預(yù)警時(shí)間愈短。根據(jù)近年來對(duì)舊金山地震的研究，加州大學(xué)伯克利分校地學(xué)系助理教授理查德艾倫（Richard Allen）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者指出：“預(yù)警系統(tǒng)在大地震到來之前提前發(fā)出預(yù)報(bào)的時(shí)間，完全可以超過20秒。”

艾倫是地震預(yù)警方面的專家，他設(shè)計(jì)的預(yù)警系統(tǒng)目前在加州接受測(cè)試。今年夏天，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）在加州也啟動(dòng)了一項(xiàng)為期三年的測(cè)試項(xiàng)目，共有三套新型地震預(yù)警系統(tǒng)接受監(jiān)測(cè)。除了艾倫設(shè)計(jì)的一套，其他兩套都來自加州理工大學(xué)。

在前期測(cè)試中，科研人員利用三套預(yù)警系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)分析比對(duì)，檢驗(yàn)它們是否能夠準(zhǔn)確估算出地震量級(jí)。艾倫設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)4秒后，就準(zhǔn)確測(cè)算出地震的大小。

“在加州，我們有著全美最完備的地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)。預(yù)警系統(tǒng)將嵌入臺(tái)網(wǎng)中實(shí)地檢測(cè)，讓我們了解預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)際益處和局限。”美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地震學(xué)家戴維沃德（David Wald）告訴《財(cái)經(jīng)》記者。如果新型地震預(yù)警系統(tǒng)檢測(cè)合格，美國(guó)將投入數(shù)年時(shí)間和數(shù)千萬美元，用于升級(jí)地震檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)以及建立完整的國(guó)內(nèi)地震預(yù)警體系。

“地震預(yù)警系統(tǒng)確實(shí)能夠有效地減輕地震災(zāi)害，但‘誤報(bào)’是這項(xiàng)技術(shù)的主要挑戰(zhàn)之一。” 沃德說。

日本從2004年開始試驗(yàn)最新研制的地震預(yù)警系統(tǒng)。但該系統(tǒng)當(dāng)年2月至次年8月一共發(fā)布的245條警報(bào)中，有10％被確定為“假情報(bào)”。

“減少‘誤報(bào)’的辦法是必須讓更多的數(shù)據(jù)互相檢驗(yàn)，需要有充分的強(qiáng)地動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)及相關(guān)研究。”艾倫說。

墨西哥城近年也在試驗(yàn)這種預(yù)警系統(tǒng)。根據(jù)該城市與附近主要地震海岸的距離，墨西哥城的預(yù)警系統(tǒng)可以提前60秒發(fā)出預(yù)警。

《財(cái)經(jīng)》記者從中國(guó)地震局獲悉，中國(guó)也準(zhǔn)備開始研制類似的地震預(yù)警系統(tǒng)。但由于對(duì)預(yù)警的準(zhǔn)確性沒有確切把握，這一系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行尚沒有時(shí)間表。

捕捉“地殼的傷口”

“其實(shí)，地震臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)是建立地震預(yù)警系統(tǒng)的基礎(chǔ)。對(duì)中國(guó)來說，這項(xiàng)基礎(chǔ)工作還有待完善。”中國(guó)科學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院史保平教授告訴《財(cái)經(jīng)》記者。

中國(guó)地震局的統(tǒng)計(jì)資料顯示，“九五”期間，中國(guó)建立起由47個(gè)國(guó)家基本數(shù)字地震臺(tái)和全國(guó)臺(tái)網(wǎng)中心組成的國(guó)家數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)，近30個(gè)區(qū)域遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)中的三分之二實(shí)施了數(shù)字化改造。

但與國(guó)際水平相比，中國(guó)數(shù)字臺(tái)網(wǎng)建設(shè)依然不足。以強(qiáng)震臺(tái)覆蓋密度為例，日本為1323臺(tái)/萬平方公里，美國(guó)為53臺(tái)/萬平方公里，中國(guó)只有0.3臺(tái)/萬平方公里。“當(dāng)務(wù)之急應(yīng)該是基礎(chǔ)資料的觀測(cè)，把地下的每條斷層的位置都盡量探測(cè)清楚，把每條斷層歷史活動(dòng)資料研究清楚。”史保平教授說。

地震發(fā)生的時(shí)間和強(qiáng)度很難預(yù)測(cè)，但發(fā)生地點(diǎn)都無一例外地位于斷層——“地殼的傷口”之上。去年11月26日，江西九江瑞昌間發(fā)生了5.7級(jí)地震。該地區(qū)地處郯廬大斷裂的南段，長(zhǎng)期以來被認(rèn)為是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)。

這次地震讓中國(guó)地震局的專家深感意外，他們不得不重新回到該地區(qū)，對(duì)地下斷層資料進(jìn)行細(xì)致研究。

普遍的看法是，對(duì)于地震斷層的了解和觀測(cè)，中國(guó)所做的還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。一位知情人士接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)直言不諱地批評(píng)說，中國(guó)的地震學(xué)界理論風(fēng)氣比較濃厚，實(shí)際操作卻比較弱。

更尖銳的批評(píng)認(rèn)為，一些地震學(xué)家熱衷于地震預(yù)報(bào)這樣可以獲得影響的項(xiàng)目，對(duì)于基礎(chǔ)性的研究不夠深入，使得中國(guó)的地震預(yù)報(bào)一直局限在“經(jīng)驗(yàn)主義”范疇。

著名地震學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院陳颙院士正在推進(jìn)一項(xiàng)龐大的研究計(jì)劃，其核心是利用天然地震和發(fā)展人工震源組成的系列震源，通過400個(gè)固定數(shù)字化的地震觀測(cè)臺(tái)站、800至1000個(gè)寬頻帶地震儀組成的流動(dòng)地震觀測(cè)臺(tái)陣進(jìn)行研究，從而獲得地球內(nèi)部不同深度不同尺度的圖像。這些圖像是新型的地球內(nèi)部“三維地圖”，它將完善和改變對(duì)大陸動(dòng)力學(xué)、巖石圈結(jié)構(gòu)和狀態(tài)的認(rèn)識(shí)。

迄今為止，關(guān)于地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、組成、過程和狀態(tài)等知識(shí)多來自地震波的信息，因此，這項(xiàng)計(jì)劃被取名為“地下明燈計(jì)劃”，并“正在等待中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)的批準(zhǔn)”。陳颙院士對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，“這個(gè)計(jì)劃將明顯促進(jìn)地球科學(xué)的整體發(fā)展，為認(rèn)識(shí)地球、環(huán)境、減災(zāi)、能源服務(wù)。”

更為龐大的圖景，則來自“十五”規(guī)劃中的“中國(guó)數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)”的建設(shè)。這項(xiàng)總投資將超過25億元的工程，被普遍認(rèn)為是中國(guó)地震局成立40年來最龐大、最重要的項(xiàng)目。由于立項(xiàng)花了近兩年時(shí)間，這項(xiàng)規(guī)劃實(shí)際從2003年正式實(shí)施，截止時(shí)間也被順延到2008年。

根據(jù)這一計(jì)劃，中國(guó)將對(duì)包括北京、上海、成都在內(nèi)的25個(gè)城市及其周邊開展活躍斷層探測(cè)工作，以確定其潛在的危險(xiǎn)及危害程度。

實(shí)際上，如果建筑處在活斷層的上方，不僅根本沒有時(shí)間預(yù)警，即使再好的防震設(shè)計(jì)恐怕也難以抵擋。不少國(guó)家都規(guī)定，建筑物的規(guī)劃必須遠(yuǎn)離活斷層。美國(guó)在1994年出臺(tái)的《地震活斷層劃定法案》規(guī)定，建筑物距離活斷層必須在15米以上。

系統(tǒng)性工程

如中國(guó)地震局地質(zhì)研究所李志強(qiáng)研究員所言，一旦“數(shù)字地震”工程整套系統(tǒng)得以正式投入運(yùn)行，對(duì)于中國(guó)地震工作的提升將是全方面的。

中國(guó)幅員遼闊，但目前僅有“首都圈”的二市一省（北京、天津及河北），在“九五”期間建立了初步的地震應(yīng)急指揮框架，其他地區(qū)特別是沿海地區(qū)、西部地區(qū)、地震應(yīng)急工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足需要。

而正在規(guī)劃中的數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，將保證全國(guó)各省、區(qū)、市和市縣的地震信息網(wǎng)絡(luò)連通，24小時(shí)地震信息共享；在烈度四度以上地震發(fā)生后，地震局將有能力在10分鐘內(nèi)向政府和社會(huì)報(bào)告震動(dòng)強(qiáng)度和地震烈度分布。破壞性地震發(fā)生后，15分鐘內(nèi)作出地震災(zāi)害快速評(píng)估；45分鐘內(nèi)做好指揮場(chǎng)所準(zhǔn)備；現(xiàn)場(chǎng)指揮系統(tǒng)兩小時(shí)內(nèi)出發(fā)，兩小時(shí)內(nèi)獲得現(xiàn)場(chǎng)初步災(zāi)情信息。

但是，寄希望這一項(xiàng)目能解決所有問題也不現(xiàn)實(shí)，將地震威脅減到最低，是一個(gè)無比復(fù)雜的系統(tǒng)工程。比如，即使建立了地震預(yù)警系統(tǒng)，信息該通報(bào)給誰、如何通報(bào)、民眾能否及時(shí)獲得并有能力及時(shí)準(zhǔn)確作出反應(yīng)，都遠(yuǎn)非中國(guó)地震局一家可以掌控。

在中國(guó)，最大的挑戰(zhàn)之一仍在于建筑物的安全性。唐山大地震后，中國(guó)逐漸開始重視建筑的抗震性，但由于建筑抗震性每提高一度，建筑成本也相應(yīng)增加15％，一些地方政府為刺激房地產(chǎn)市場(chǎng)，有意默許其降低抗震性方面的要求，這在建筑業(yè)內(nèi)已是公開的秘密。大部分城市的建筑能否實(shí)際上達(dá)到7度設(shè)防的要求，仍然存在疑問。

另外，從近些年來的統(tǒng)計(jì)看，地震死亡人數(shù)60％左右在農(nóng)村。相對(duì)于城市，農(nóng)民的房子基本上沒有抗震能力，遇到地震往往傷亡慘重。專家警告，無論如何，絕不應(yīng)讓農(nóng)村成為抗震減災(zāi)戰(zhàn)略的“盲區(qū)”，“不把廣大的農(nóng)村納入考慮之內(nèi)，中國(guó)和地震的斗爭(zhēng)根本難言真正成功。”■