[科普中国]-地震预报有可能实现吗？“地下云图”迈出重要一步

导读：地震预测是一个相当困难的科学问题，很多科学家也对此保持悲观态度，不过关于地震预测的研究和尝试却没有间断过。最近，四川省地震预警重点实验室、成都高新减灾研究所的研究人员在临震预报方面迈出了第一步。他们在四川和云南布置“地下云图网”，通过在地表安装约2000个监测站，收集地下8千米至20千米的应力和能量动态演化信息。通过分析这些数据，也许能够实现临震预报。十年前的5月12日，里氏8.0级的汶川大地震造成了巨大损失。从那时起，地震能否预测的问题，就成为人们关注的焦点。对于地震能否预测这个问题，美国地质调查局（USGS）曾给出过一个简短有力的答案：不能！在其官方网站上，美国地质调查局写到，“我们从未预测过任何一次大地震，其他任何一个科学家也从未成功预测过。我们不知道如何预测，在可预见的未来我们也没有期待能够预测地震。”在美国地质调查局看来，一次地震的预测必须包含三个要素：时间、地点和震级，同时具备三要素的地震预测仍然是尚未解决的科学难题。为什么地震难以预测？科学家们曾经针对地震能否预测的问题展开辩论，以美国地球物理学家Robert Geller为代表的学者认为，地震具有非线性、随机性和混沌性等特征。在一个非线性的系统中，一个微小的扰动可能导致整个系统产生各种不同的复杂结果，因此地震很难被精确预测。而利用经验性的地震前兆预报地震，更是毫无准确性可言。在很多科学家眼里，地震难以预测的原因是多方面的。地震多发生在地壳内部10-20公里及以下，人类无法在地壳深部的震源附近布设仪器、直接观测地震发生的过程，因而难以全面了解震源处的物理变化。根据目前的地震成因理论，地震是由于岩石中的应力积累达到了岩石强度而发生的，那么理论上，只要能够测量到震源处的岩石强度及应力即可预测地震，但目前仍无法实现直接测量震源处的岩石强度与应力。一般情况下，地震的孕育是一个相当漫长而复杂的过程，特别是7级以上的大地震，在一个地区，常常是百年一遇甚至千年一遇，在同一地点重复发生大地震的概率较小。而在不同的地方，由于地质构造与岩石性质各异，地震前兆现象在不同的地方表现各异，有的地方在震前可以观测到大地电场、磁场的地震前兆变化，而有的地方就不一定。“地下云图网”能够实现临震预测吗？最近，四川省地震预警重点实验室、成都高新减灾研究所在临震预报方面迈出了第一步。根据中国地震局的地震预报划分标准，临震预报是指，对10日内将要发生地震的“时间”、“地点”、“震级”的预报。该所在成都高新区宣布，将在四川和云南两省，建设面向地震预报的中国首个地下云图网，通过在地表安装约2000个地下云图网监测站，收集地下8千米至20千米的应力和能量动态演化信息，通过对回传检测数据进行实时处理生成地下云图，解决深度小于20千米的破坏性地震的临震预报难题。据媒体报道，为了实现地下云图的建设，国家“千人计划”入选者、成都高新减灾研究所所长王暾开发了一种新型传感器，将其安装在地表，就能够监测到地下8千米至20千米的应力和能量。王暾认为，地震的发生只与应力、能量的积累程度以及断层的断裂程度相关，与应力的积累过程无关，因此临震预报并不需要了解地震孕育的复杂过程，只需探测地震发生前应力，无需探测应力积累过程。未来，地震预警四川省重点实验室、成都高新减灾研究所计划用1至2年建成川滇地下云图网，再用3年时间，运用新建设的地下云图网采集10个左右破坏性地震的案例，进行地震预报的内部技术试验，地震预报的逐步公开试验，若成功，将通过政府进行基于地下云图的地震预报的公开服务。目前，首个地下云图网监测站和传感设备，已经在汶川县映秀地震台部署完成。若“地下云图网”试验成功，也许能实现临震预报。而截至目前，还没有国家实现准确的临震预报。汶川地震十年，地震预警渐成熟尽管地震预测和预报能否实现尚无定论，但地震预警技术已经开始应用，并多次发挥了作用。在最近的新闻发布会上，王暾特意指出，地震预报只能给出一个时间区间，不可能精确到发震时刻；地震预报只能给出震中的区域，不可能精确到一个点。因此，地震预报与地震预警应该相辅相成。在汶川地震之后，地震预警系统就在中国迈出了第一步，目前，成都高新减灾研究所与各地相关部门联合建设的大陆地震预警网，已经达到220万平方公里，覆盖了中国地震区域90%的人口，已经公开预警40多次破坏性地震，无一误报。去年，四川阿坝州九寨沟县发生7.0级地震时，这一地震预警系统就发挥了作用，地震预警（ICL）app在不到20秒的时间内连续发布了5条推送，提前71秒为成都市的用户提供预警信息。有理论研究显示，如果预警时间为3秒，可使人员伤亡比例减少14%；如果为10秒，人员伤亡比例可减少39%。地震预警示意图（来源：成都高新减灾研究所）根据上面的地震预警示意图，可以分析出，地震预警系统的主要针对用户是公共设施。地震预警系统的实施需要公共设施的自动控制。在地震预警示意图中，核电站、高铁、化工厂等设施收到了地震预警，一旦预警等级达到设定级别，这些设施就会自动采取安全措施，减少地震造成的巨大损害。所以地震预警系统是一个广泛覆盖的网络，其防灾减灾效果主要通过对公共设施的自动控制达到的。对于个人用户而言，接受到地震预警能够采取有效的避险措施，减少人员伤亡。地震的防灾减灾工作既需要政府层面的安全保障（如建筑物的地震安全评估），也需要加强人们的地震逃生知识。作者 | 李晓慧审稿 | 沈萍 地球物理信息科学传播专家陈正全 中国地震局地质研究所助理研究员文章由“科普中国头条创作与推送项目”团队推出转载请注明来自“科普中国”