地震监测预报的误区分析与工作建议
吴立新
2008 年5 月12 日14∶28,四川省阿坝州汶川县发生里氏7.8 级强烈地震(修订后为里氏8.0级),震中位于北纬31°,东经103.4°,震源深度为10~20 km,持续时间长, 破坏性巨大,给人民生命财产造成巨大损失。
有关此次地震前是否存在地震前兆问题,已经引起专家、百姓的广泛关注。比如,震中附近地区数十万蟾蜍大规模异常行动,地震当日上午10 点开始武汉鸟语林百鸟冲顶,震前半小时甘肃天水天空出现彩云等异常现象,成为人们悲伤中广为讨论的话题。中国地震局在“大自然的警告”来临后未能及时做出地震预报,为此受到百姓质疑,不能不引起人们的思考。
地震是地球系统复杂变化过程中的一种突变现象,具有高度的复杂性和相当的不确定性,给地震预报尤其是短临尺度上的时间- 空间- 强度三要素预报带来极大难度。自然科学规律是: 任何自然现象在其孕育、发展与突变过程中,必然存在这样或那样的异常信息,并预示突变的来临,地震也不例外。但问题是,震前异常信息有哪些? 如何有效地捕捉这些信息? 如何从中识别地震前兆并做出准确预报? 这3 个问题,既是地震科学的根本性问题,也是地震科学长期未获突破的难题,成为“地震不可预报”论的出发点。
据近10 年遥感—岩石力学基础实验研究经验积累,近年进行断裂活动性及地震红外遥感分析的体会,作者认为,目前社会公众及国际地震学界一般存在以下3 个误区。
1) 认为前兆与地震应一一对应
这是不正确的。所谓前兆,是某种突变现象发生前的一种兆示,是复杂背景场中的特殊信号,或强或弱,表现多样。前兆出现了,突变现象可能发生,也可能中途改变而不发生。一方面社会公众不能因观察到某种前兆,就贸然预言地震一定会在某时某地发生; 另一方面,地震学界也不能因前兆与地震不存在一一对应关系就麻痹大意,对自身观测到的或公众提供的某些似非而是或似是而非的前兆信息掉以轻心,错过地震活动性分析和地震预报的有利时机。因此,社会公众要客观地看待地震预报的难度,要实事求是,不能对地震学界过于责备;而地震学界也应更加关注公众自发开展的各种地震监测活动,并重视来自民间的各类前兆信息,起到群策群防的效果。
2) 陆区地震预报主要依赖台网监测
地震台网监测实质上是以点代面,难以捕捉地震过程的场兆异常。我国的地震监测尤其是陆区地震监测也是以地震台网为主,但与日本和美国加州的不同。我们的台站密度很低,尤其在中国西部地区密度更低。如果在特定孕震区或孕震区附近没有设立监测台站,或者台站监测数据尤其是相邻台站监测数据的联合分析不及时,就很可能捕捉不到该次地震的前兆,或者错失甄别该次地震前兆的机会。
3) 地震前兆分析方法比较单一
由于前兆与地震之间难以形成一一对应关系,且点线式台网监测数据并不能代表孕震场的面域变化,要想从单一前兆( 包括动物异常、云异常、地震台网监测异常、遥感异常等)出发做出正确的地震预报显然是不科学的。需要结合地壳构造与活动断裂特征, 结合地震前兆的复杂性和多样性,结合小震与大震之间的关系等,综合分析同一地震的不同前兆信息之间,以及同一地区不同次地震的前兆信息之间的内在联系,进行多兆信息复合和时空过程分析,方可做出比较可靠的地震预报。这就需要加强地震前兆机理、前兆规律及前兆关联性的科学研究与攻关。
综上可见,在当前人类对地球的认知能力和地震科学发展水平下,要做出准确的地震预报依然是十分困难的。但是,随着人类认知地球能力的提高和科学技术的发展,较可靠的地震预报并非不可能,地震科学研究任重而道远。根据个人认识,对我国地震监测预报工作提出两条建议供学界参考。
重视卫星对地观测数据的快速处理与分析
我国虽然已有若干单位和研究小组开展了地震遥感监测工作,但成效并不理想, 这其中既有遥感分辨率与数据精度的原因,也有数据处理速度与分析技术的原因。中国要尽快组建一支高水平、高素质的地震遥感监测国家队,构建通畅的遥感数据获取通道( 例如自主发射地震遥感专用小卫星, 或在其他卫星与小卫星系统中搭载多种地震遥感仪器),配置一流的遥感数据处理设备与分析软件, 开发天地一体化信息融合软件与前兆分析系统,组织工作人员不分昼夜地连续巡视我国大陆和海区的卫星遥感影像, 并快速分析、提取和识别红外、InSAR、多光谱、云图等遥感异常, 区分可疑靶区, 指导靶区及其周边的常规地震台网,并及时加强日常监测。相应地, 靶区及其周边常规地震台网的监测结果也要及时反馈给地震遥感监测人员,使其更有针对性地开展下一步的遥感监测与分析工作, 进而形成一种新型的天上巡视-—地上监测相结合的地震立体监测模式和互动互检机制。
建立地震数据共享机制和地震信息汇合机构
建立一种开放的地震数据共享机制和地震信息汇合机构, 在该机构中设立对全体科技界开放的数据中心和对全体公民开放的信息中心。一方面, 来自卫星对地观测和常规地震台网的监测数据可以在该数据中心进行快速处理和融合,感兴趣的相关科技人员( 不仅限于地震界内部) 可以无障碍地从该数据中心迅速获取所需地震数据进行分析,以便参与地震科学研究、促进地震预报技术进步。另一方面, 不同领域的专家乃至普通百姓, 能够在第一时间将自己观测到的地震前兆( 哪怕是自认为的) 便捷地发送到该信息中心,信息中心即可在第一时间对来自各方的前兆信息迅速进行甄别,进而促进地震监测预报工作和地震科学研究的健康、可持续发展。
当今世界,科学技术突飞猛进,,不断涌现的新技术、新方法为地震监测预报提供了有力武器,国际对地观测集成系统(GEOSS) 的构建为地震监测预报提供了新的机遇。期待地震监测预报技术与时俱进,走出困境,早日实现中国地震监测预报理论与技术的创新发展!
有关此次地震前是否存在地震前兆问题,已经引起专家、百姓的广泛关注。比如,震中附近地区数十万蟾蜍大规模异常行动,地震当日上午10 点开始武汉鸟语林百鸟冲顶,震前半小时甘肃天水天空出现彩云等异常现象,成为人们悲伤中广为讨论的话题。中国地震局在“大自然的警告”来临后未能及时做出地震预报,为此受到百姓质疑,不能不引起人们的思考。
地震是地球系统复杂变化过程中的一种突变现象,具有高度的复杂性和相当的不确定性,给地震预报尤其是短临尺度上的时间- 空间- 强度三要素预报带来极大难度。自然科学规律是: 任何自然现象在其孕育、发展与突变过程中,必然存在这样或那样的异常信息,并预示突变的来临,地震也不例外。但问题是,震前异常信息有哪些? 如何有效地捕捉这些信息? 如何从中识别地震前兆并做出准确预报? 这3 个问题,既是地震科学的根本性问题,也是地震科学长期未获突破的难题,成为“地震不可预报”论的出发点。
据近10 年遥感—岩石力学基础实验研究经验积累,近年进行断裂活动性及地震红外遥感分析的体会,作者认为,目前社会公众及国际地震学界一般存在以下3 个误区。
1) 认为前兆与地震应一一对应
这是不正确的。所谓前兆,是某种突变现象发生前的一种兆示,是复杂背景场中的特殊信号,或强或弱,表现多样。前兆出现了,突变现象可能发生,也可能中途改变而不发生。一方面社会公众不能因观察到某种前兆,就贸然预言地震一定会在某时某地发生; 另一方面,地震学界也不能因前兆与地震不存在一一对应关系就麻痹大意,对自身观测到的或公众提供的某些似非而是或似是而非的前兆信息掉以轻心,错过地震活动性分析和地震预报的有利时机。因此,社会公众要客观地看待地震预报的难度,要实事求是,不能对地震学界过于责备;而地震学界也应更加关注公众自发开展的各种地震监测活动,并重视来自民间的各类前兆信息,起到群策群防的效果。
2) 陆区地震预报主要依赖台网监测
地震台网监测实质上是以点代面,难以捕捉地震过程的场兆异常。我国的地震监测尤其是陆区地震监测也是以地震台网为主,但与日本和美国加州的不同。我们的台站密度很低,尤其在中国西部地区密度更低。如果在特定孕震区或孕震区附近没有设立监测台站,或者台站监测数据尤其是相邻台站监测数据的联合分析不及时,就很可能捕捉不到该次地震的前兆,或者错失甄别该次地震前兆的机会。
3) 地震前兆分析方法比较单一
由于前兆与地震之间难以形成一一对应关系,且点线式台网监测数据并不能代表孕震场的面域变化,要想从单一前兆( 包括动物异常、云异常、地震台网监测异常、遥感异常等)出发做出正确的地震预报显然是不科学的。需要结合地壳构造与活动断裂特征, 结合地震前兆的复杂性和多样性,结合小震与大震之间的关系等,综合分析同一地震的不同前兆信息之间,以及同一地区不同次地震的前兆信息之间的内在联系,进行多兆信息复合和时空过程分析,方可做出比较可靠的地震预报。这就需要加强地震前兆机理、前兆规律及前兆关联性的科学研究与攻关。
综上可见,在当前人类对地球的认知能力和地震科学发展水平下,要做出准确的地震预报依然是十分困难的。但是,随着人类认知地球能力的提高和科学技术的发展,较可靠的地震预报并非不可能,地震科学研究任重而道远。根据个人认识,对我国地震监测预报工作提出两条建议供学界参考。
重视卫星对地观测数据的快速处理与分析
我国虽然已有若干单位和研究小组开展了地震遥感监测工作,但成效并不理想, 这其中既有遥感分辨率与数据精度的原因,也有数据处理速度与分析技术的原因。中国要尽快组建一支高水平、高素质的地震遥感监测国家队,构建通畅的遥感数据获取通道( 例如自主发射地震遥感专用小卫星, 或在其他卫星与小卫星系统中搭载多种地震遥感仪器),配置一流的遥感数据处理设备与分析软件, 开发天地一体化信息融合软件与前兆分析系统,组织工作人员不分昼夜地连续巡视我国大陆和海区的卫星遥感影像, 并快速分析、提取和识别红外、InSAR、多光谱、云图等遥感异常, 区分可疑靶区, 指导靶区及其周边的常规地震台网,并及时加强日常监测。相应地, 靶区及其周边常规地震台网的监测结果也要及时反馈给地震遥感监测人员,使其更有针对性地开展下一步的遥感监测与分析工作, 进而形成一种新型的天上巡视-—地上监测相结合的地震立体监测模式和互动互检机制。
建立地震数据共享机制和地震信息汇合机构
建立一种开放的地震数据共享机制和地震信息汇合机构, 在该机构中设立对全体科技界开放的数据中心和对全体公民开放的信息中心。一方面, 来自卫星对地观测和常规地震台网的监测数据可以在该数据中心进行快速处理和融合,感兴趣的相关科技人员( 不仅限于地震界内部) 可以无障碍地从该数据中心迅速获取所需地震数据进行分析,以便参与地震科学研究、促进地震预报技术进步。另一方面, 不同领域的专家乃至普通百姓, 能够在第一时间将自己观测到的地震前兆( 哪怕是自认为的) 便捷地发送到该信息中心,信息中心即可在第一时间对来自各方的前兆信息迅速进行甄别,进而促进地震监测预报工作和地震科学研究的健康、可持续发展。
当今世界,科学技术突飞猛进,,不断涌现的新技术、新方法为地震监测预报提供了有力武器,国际对地观测集成系统(GEOSS) 的构建为地震监测预报提供了新的机遇。期待地震监测预报技术与时俱进,走出困境,早日实现中国地震监测预报理论与技术的创新发展!