地震監(jiān)測預(yù)報
地震預(yù)報(Seismological forecast)包含兩方面的含義。
一是地震預(yù)測,指人們用科學(xué)的思路和方法,通過對資料的分析判斷和理論研究,對未來地震(主要指強烈地震)的發(fā)震時間、地點和強度(震級)做出估計。地震的發(fā)震時間、地點和強度(震級)稱為地震三要素。
地震預(yù)測是科學(xué)家行為,允許科學(xué)家提出不同見解,允許有不同意見的爭論,這些都屬于對地震科學(xué)的研究探討。
二是地震預(yù)報,指政府根據(jù)科學(xué)家的地震預(yù)測,綜合考慮社會政治經(jīng)濟影響,向社會正式發(fā)布對未來破壞性地震發(fā)生的時間、地點、震級及地震影響的預(yù)測。
地震預(yù)報是政府行為,是建立在科學(xué)家對地震的預(yù)測建議基礎(chǔ)上的,具有很強的社會約束性。
我國地震監(jiān)測預(yù)報的歷史
我國是世界上大陸地震最為頻繁,地震災(zāi)害最為嚴重的國家,也是對地震現(xiàn)象記錄和研究最早的國家。自公元前23世紀(4300多年前)就開始有了地震現(xiàn)象(受災(zāi)地點、范圍、破壞情況、地震前兆現(xiàn)象、對地震成因和地震預(yù)報的探索)的記載,并發(fā)明和制造了世界上第一臺觀測地震的儀器——候風(fēng)地動儀等等,對地震的觀察、記載和研究堪稱世界之最。
地震預(yù)報工作的廣泛開展和研究則是從 1966年河北邢臺大地震之后開始的。通過四十多年的研究和實踐,不僅積累了豐富的地震前兆資料,加深了對地震前兆異常表現(xiàn)特點的認知,而且,摸索出了一套地震預(yù)報的思路和程序。繼遼寧海城地震成功預(yù)報后,對中國大陸28次地震做出了一定程度或比較成功的預(yù)報,使中國地震預(yù)報水平領(lǐng)先世界,成為聯(lián)合國教科文組織認定的唯一對大地震做出過成功短期臨時預(yù)報的國家。
我國目前地震預(yù)報水平的狀況可以概括為:我們對地震孕育發(fā)生的原理、規(guī)律有所認識,但還沒有完全認識;我們能夠?qū)δ承╊愋偷牡卣鹱龀鲆欢ǔ潭鹊念A(yù)報,但還不能預(yù)報所有的地震,我們做出的較大時間尺度的中長期預(yù)報已有一定的可信度(準確率大概是30%左右),但短臨預(yù)報的成功率還相對較低,離社會需求還有很大距離。
回顧我國地震監(jiān)測預(yù)報工作的發(fā)展進程,從時間上可大體將其劃分為4個階段。
第一階段:萌芽階段(1900—1948年)
隨著國外地震觀測技術(shù)的發(fā)展及其對中國產(chǎn)生影響的日益增加,一些接受西方教育的專家開展了地震觀測、地震考察等工作。
建立一批地震臺站,利用地震儀器測報地震。如1897年在臺南、臺中、臺東等8個地點建立了區(qū)域地震臺網(wǎng)。1904~1930年在大陸陸續(xù)建立了上海徐家匯、大連、營口、青島、北京地震臺,其中北京鷲峰地震臺是1930年我國地震學(xué)
開始了地震預(yù)報的探索和研究。觀測到一些地震前的異常現(xiàn)象,開始研究地震發(fā)生的時間規(guī)律及水位、地傾斜、潮汐和氣壓變化觸發(fā)地震問題、地震與緯度變遷的關(guān)系、地震與地磁的關(guān)系、地震與天文現(xiàn)象的關(guān)系、震前動物異常等等。并撰寫論文闡述地震的成因、地震的強度和感震區(qū)域、前震和余震、地震的預(yù)知和預(yù)防等問題,
第二階段:初期階段(1949—1966年)
這一時期地震學(xué)家的主要工作是為地震預(yù)報工作的進一步開展奠定了初步的基礎(chǔ)。特別是由于全球大地震陸續(xù)在一些大城市附近發(fā)生,造成了程度不等的嚴重破壞,引起有關(guān)國家的政府和科學(xué)家對地震問題的重視。
我國首先于1953年成立“中國科學(xué)院地震工作委員會”;收集、整編中國地震歷史資料,出版了兩卷《中國地震資料年表》、兩集《中國地震目錄》;制定了適合中國國情的“地震烈度表”和“歷史地震震級表”,并編制了“大地震等震線圖”。
其次是在1957~1958年建立了國家地震基本臺網(wǎng),開展了地震速報業(yè)務(wù),并開始了區(qū)域地震活動性的研究。首次對新豐江水庫進行了地震預(yù)報預(yù)防研究與實踐的試驗,取得了在特定條件下的成功預(yù)報,使人們增強了預(yù)防意識、看到了地震預(yù)報的曙光。
1958年9月中國科學(xué)院地震預(yù)報考察隊赴西北地震現(xiàn)場對地震前兆現(xiàn)象進行了調(diào)查,總結(jié)的前兆現(xiàn)象,不僅在當時,而且對以后地震預(yù)報工作也有重要科學(xué)價值。成為探索短期預(yù)報的第一次重要的科學(xué)實踐。1963年地球物理學(xué)家傅承義(圖6.3)撰寫了《有關(guān)地震預(yù)告的幾個問題》,指出“預(yù)告的最直接標志就是前兆,尋找前兆一直是研究地震預(yù)告的一條重要途徑”。同時也指出:“地震預(yù)告是一個極復(fù)雜的科學(xué)問題”。
第三階段:大發(fā)展階段(1966—1976年)
1966年的邢臺地震不僅標志著我國進入了第4個地震活動期(表6.1),而且,由于社會、政府和人民的需要,極大地推動了我國地震監(jiān)測預(yù)報工作的發(fā)展。
表
序號 |
發(fā)生時間 |
震中 |
震級 |
預(yù)報情況 |
1 |
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河北邢臺寧晉縣東南 |
7.2級 |
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2 |
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渤海 |
7.4級 |
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3 |
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通海 |
7.8級 |
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4 |
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四川爐霍 |
7.6級 |
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5 |
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云南大關(guān) |
7.1級 |
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6 |
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遼寧海城 |
7.3級 |
長、中、短、臨成功預(yù)報 |
7 |
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云南龍陵 |
7.4、7.3級 |
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8 |
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唐山 |
7.8、7.1級 |
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9 |
1976年8月16、23日 |
松潘 |
7.4、7.2級 |
較成功的短臨預(yù)報 |
10 |
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四川鹽源—云南寧蒗 |
6.4級 |
較成功的短臨預(yù)報 |
第四階段:全面開展階段(1977年至今)
我國大陸1976年以后出現(xiàn)了10多年的強震活動較弱的時期,這一方面,給人們提供了一個總結(jié)→研究→提高的機遇;另一方面,隨著科技水平的提高、先進技術(shù)和理念的應(yīng)用使地震監(jiān)測預(yù)報工作得以全面開展、深入研究有了堅實的基礎(chǔ);提出了綜合預(yù)報的思想,建立了系統(tǒng)化、規(guī)范化的地震預(yù)報理論和方法。
1983—1986年開展了地震前兆與預(yù)報方法的清理攻關(guān)工作,對測震、大地形變測量、地傾斜、重力、水位、水化、地磁、地電、地應(yīng)力方法預(yù)報地震的理論基礎(chǔ)與觀測技術(shù)、方法效能做出了評價;對各種常用的分析預(yù)報方法的預(yù)報效能做出初步分析,為地震綜合預(yù)報提供必要的依據(jù);提出了一些新的預(yù)測方法以及利用計算機分析識別地震前兆的設(shè)想,為我國前兆觀測和地震預(yù)測研究打下了良好的基礎(chǔ)。
1987—1989年開展了地震預(yù)報的實用化攻關(guān)研究。通過對60多個震例資料的系統(tǒng)分析和對比研究,形成了各學(xué)科的、綜合的、有一定實用價值的地震分析預(yù)報方法。同時, 也將專家們的地震預(yù)報經(jīng)驗進行了高度概括和總結(jié), 并建立了三個地震預(yù)報的專家系統(tǒng)。系統(tǒng)科學(xué)(如信息論、系統(tǒng)論、協(xié)同論、耗散結(jié)構(gòu)論、非線性理論等)也開始應(yīng)用于地震預(yù)報。使中國地震預(yù)報水平躍入國際先進行列乃至國際領(lǐng)先水平,在世界地震預(yù)報領(lǐng)域引人注目。
20世紀90年代以來,隨著高新技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用,特別是空間對地觀測技術(shù)和數(shù)字地震觀測技術(shù)的發(fā)展,給地震預(yù)測預(yù)報研究帶來了歷史性的發(fā)展機遇。地震學(xué)家們以新一代的數(shù)字觀測技術(shù)為依托,開展了大陸強震研究、逐步實施了以地球科學(xué)為主的大型研究計劃,為地震預(yù)報研究提供了大量的資料。同時,不僅從預(yù)測理論、模型、異常指標、預(yù)測方法以及物理機制等多個方面進行研究,而且,緊隨計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及研制出一批地震預(yù)報的工具軟件、對臺站進行了數(shù)字化改造(圖6.4)、建立了地震觀測臺網(wǎng)(圖6.5)。