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        百年地震預報研究:希望和絕望交替

        地震預測是世界公認的科學難題,在國內外都處于探索階段。目前,有關方法所觀測到的各種可能與地震有關的現象,都呈現出極大的復雜性;科研人員所作出的預報,特別是短臨預報,主要是經驗性的。那么,地震到底能不能預測?與中國一樣,國際上對此亦爭論不休,而各國地震研究,亦多次沉浮波折。

          對于地震預測的研究,要回溯到上個世紀初。1906年是個悲慘的年份,全球爆發了4次8級以上大地震,智利瓦爾普拉索大地震是其中之一。

          此前,智利政府已經邀請法國著名地震學家巴羅擔任該國的地震觀象臺臺長,巴羅雖盡心盡力,但智利朝野仍對其未能先知該地震指責有加,巴羅最后郁郁病死于任上。

          1906年,時為助教授的今村明恒發表了一篇文章,預測在50年內日本相模灣將發生大地震。這篇文章受到了時為東京帝國大學地震學教研室主任的大森房吉教授的猛烈抨擊,大森房吉認為今村明恒的文章缺乏可靠的科學依據并會引起社會恐慌,今村明恒從此處境艱難。

          4年后,同樣曾在1906年發生了大地震的美國,學者瑞德提出了彈性回跳理論,自此地震預報成為民眾和科學家思考的理論。

          1923年9月1日,今村明恒的預測言中了,日本關東大地震奪走了14.3萬人的生命,成為了日本有史以來最嚴重的一次自然災害。關東大地震發生時,大森房吉正在外國參會,得知大地震的消息后,在乘船回國途中病重,在抵達日本不久后去世。逝世之前,大森房吉將后事托付給了今村明恒。

          1925年,日本創建了東京帝國大學(今東京大學)地震研究所。

          而前蘇聯的費道托夫經過研究認為,大地震震源區之間的空隙區便是未來最可能發生大地震的地區,稱作“地震空區”。費道托夫在他1965發表的論文的一幅地圖中指出了未來可能發生大地震的地區。他的預測很快就在3個地方得到驗證。

          自 20世紀60年代以來,日、美、蘇和中國等國家分別制定了開展地震預測研究的國家計劃。1965年,聯合國教科文組織(UNESCO)曾委托國際地震學和地球內部物理學協會(IASPEI)組織工作組,召開過多次地震預測討論會,負責聯合不同國家,共同改進地震預測方法。

          日本地震預測研究小組1962年提出初步方案,計劃用10年的時間集中收集基礎資料,包括大地測量、地殼形變觀測、地震儀器觀測、地震波速度分析、活動斷層的調查和測量、地磁觀測以及地電觀測等。1978年,日本國會通過了《日本大地震對策特別措施法》,這是世界上第一次以法律形式提出的對于大地震的對策。1979~1983年日本的目標是:在繼續改進和完善觀測系統,加強長期地震預測研究的同時,重點抓關東南部及東海地區的短期前兆,使地震預測向實用化階段過渡。

          蘇聯從1948年10月5日阿什哈巴德地震(震級7┨)后,開始提出地震預測課題。60年代出現了一些把巖石破裂理論同地震學聯系起來的研究工作,從物理學和數學上模擬震源過程,增進了對震源物理過程的理解。同時,地震前兆的野外觀測大大發展,在地震活動性、縱波與橫波速度比、震源機制、地電阻率、水氡含量變化等方面都取得了某些進展。在中亞和堪察加地區,根據多年觀測,總結出一些預測指標,并利用它們進行試驗性預測。

         美國在1964年3月27日阿拉斯加大地震之前并不重視地震預測工作。阿拉斯加大地震后,1965年,以普雷斯(F.Press)為首的小組,曾提出一個地震預測和地震工程研究的10年計劃,包括地震物理基礎、地震工程、地震現場調查和新技術裝備的研制。1977年美國國會通過了《減輕地震災害法案》,把地震預測工作列為美國政府地震研究的正式目標!疤貏e是在1970年代,前蘇聯報道了地震波波速比值在地震之前降低之后,美國紐約蘭山湖地區觀測到了震前波速比異常,隨之而來的大量關于地震前兆的物理機制的提出以及1975年中國海城地震的成功預報,在美國乃至全世界范圍內掀起了地震預測研究的熱潮,甚而樂觀地認為,即使對地震發生的物理機制了解得不是很透徹 (如同天氣、潮汐、火山噴發預測那樣),也可能對地震做出某種程度的預報。

          1973年美國紐約蘭山湖地震和1975年中國海城地震的預報使得國際地震學界對地震預測一度彌漫了極其樂觀的情緒。當時,許多著名的地球物理學家都深信:系統地進行短、臨地震預測是可行的,不久就可望對地震進行常規的預測,關鍵是布設足夠的儀器以發現與測量地震前兆。

          但是很快,學者們發現地震預測的觀測基礎和理論基礎都有了問題:對報道的波速比異常重新做測量時發現結果重復不了;對震后報道的大地測量、地球化學和電磁異常到底是不是與地震有關的前兆產生了疑問。到了20世紀70年代末,大多數早先提出的可能的地震前兆都被確認為對地震短、臨預測價值不大。

          到了2O世紀80-90年代,美國地震學家預報的圣安德列斯斷層上的帕克菲爾德地震、日本地震學家預報的日本東海大地震都未發生 (前者推遲了11年于2004年9月28日才發生,后者迄今還沒發生),使許多人感到悲觀。

          此前日本學者一直預測,在沿日本西南海岸的南海海溝,有一個預計中的“東海大地震”。1978年6月,日本政府通過了“大地震對策特別措施法”,其中最重要的一點是:當監測前兆的網絡觀測到異常時,由專家組成的專門委員會進行判定,如果判定是“東海大地震”的前兆,最終將由內閣總理大臣發布“警戒宣言”,并啟動應急反應計劃。

          然而自1978年以來,迄今仍未檢測到需要啟動應急反應計劃的異常。著名的地震預測專家、判定委員會主席茂木清夫對該委員會能否履行其判定東海大地震短臨前兆的功能表示懷疑,并于1997年辭去該委員會主席職務,黯然下臺。繼任的新主席滿上惠也持有類似觀點。

          日本國土地理院于1997年公布了一個報告。報告說,在日本目前還做不到像“地震對策法案”所要求的短期預報,并且什么時間能做到也不得而知。

          同樣是基于“地震空區”理論,美國地質調查局(該部門是美國內政部轄下的一個部門,但是一個純粹的科學機構)在1984年發出正式的地震預報,明確指出在靠近帕克菲爾德的一段斷層上,最晚在1993年初之前將發生一次6級地震,發震概率約為95%。

          然而到了1993年年底,預報中的帕克菲爾德地震還沒有發生。美國地質調查局最終只得宣布宣布“關閉”帕克菲爾德地震預報的“窗口”。年復一年,“盼望”中的帕克菲爾德地震一直不來。

          1997年,日本東京大學、加州大學洛杉磯分校等學校的4名地震學者——Geller、Kagan、Jackson等4名教授聯名在《科學》雜志發表了《地震無法被預測》的論文。該文指出,在對地震預測進行了近30年的苦心研究之后,得出的結論是:地震是無法預測的,從事這方面的研究工作是一項毫無希望的工作。

          這一論文在科學界內外引起強烈反響,地震預測預報研究進入一個“低谷”。此后包括美國科學家也回避“地震預報”這樣的詞匯。

        又過了兩年,1999年2月-4月期間,《自然》雜志在它的網站上組織了對“地震預測”的一場辯論。

          Geller,《地震無法被預測》的主要作者,在辯論中說,“如果可靠和準確的預測現在不可能,在可以預見到的未來也不可能的話,為什么還要辯論這個問題?這個問題的答案看來是社會學性的,而不是科學性的。”

          美國地質調查局亦明確表示不預測地震,而只做長期概率預報。

          然而峰回路轉的是,2004年9月28日地震學家在加州中部帕克菲爾德地震試驗場守候多年的6級地震終于發生了。雖然帕克菲爾德地震比預測的時間晚了整整11年,但是無論如何還是來了。

          同年,《自然》雜志刊登了《思路的劇變》一文,指出地震預測預報研究開始出現“升溫”,這是一個很大的轉折。

          而汶川地震發生后,《地震無法被預測》一文的作者、加州大學洛杉磯分校地球與天體科學學院(ESS)研究員Kagan觀點有些變化:“我仍然相信,對于個別地震的預報從科學上來說是不可能的。但是,對于一個地震發生的概率是可能預測或預報的。事實上,1999年以來,我和我的同事已經在2個西太平洋地區開展了地震預報工作。全球超過50%的強震都發生在這兩個區域。預報分為長期(幾個月到幾年)和短期(幾小時到幾個月)。前者對公共設施的建造(如房屋,道路)和保險率的設定很重要,后者則可以減輕損失。地震預報每天都在我的網站上公布。我們希望在非常近的未來,推動預報工作,并把它擴展到更大的區域!(

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