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陈运泰:地震预报要知难而进
http://news.QQ.com  2008年05月27日09:05   科技导报    评论0

陈运泰:地震预报要知难而进

陈运泰,地球物理学家,中国科学院院士;1962 年毕业于北京点击查看北京及更多城市天气预报大学地球物理系,1966 年(研究生)毕业于中国科学院地球物理研究所;现任中国地震局地球物理研究所名誉所长、研究员,北京大学地球与空间科学学院名誉院长,国际大地测量学与地球物理学联合会(IUGG)执行局委员,国际《地震学刊》(Journal of Seismology)、《中国科学》、《科学通报》、《科技导报》、《科学》编委,《地震学报》(中、英文版)、《世界地震译丛》主编,《地球物理学报》副主编等职。

四川汶川地震发生后,作为地震学家,本刊编委陈运泰院士对灾情及与地震有关的科学问题十分关注,特别为本刊撰文解释相关知识、澄清有关事实(文见本期第26~27页),并接受本刊独家采访。

科技导报:1997年Robert Geller等人在Science上发表了一篇论文,提出来地震是不能预测的。这一观点提出后,对中国学术界关于地震预测的研究有影响吗?

陈运泰:Geller挑起的这场争论并不是始于1997年的,早在1991年他挑起的这场争论就已经开始了。1997年,他和另外3人合作发表了一篇文章,题为“地震不能预测”。他们说的“地震预测”是特指“地震短临预测”。地震预测通常分为长期(10年以上)、中期(1年至10年)、短期(1日至数百日以下),有时还将短期预测细分为短期(10日至数百日)和临震(1日至10日以下)预测。长、中、短、临地震预测的划分主要是根据需要人为划分的,界线既不是很明确也并不完全统一。在我国,以数年至10年、20年为长期、1年至数年为中期、数月为短期,数日至十几日为临震。在国外,也有以数年至数10年为长期、数周至数年为中期、数周以下为短期划分的。实际上,许多地震预测方法所用的地震前兆涉及的时间尺度并不正好落在上述划分法规定的范围内,而是跨越了上述划分法规定的界线。在公众的语言中,甚而在专业人士中,对“地震预测”和“地震预报”通常不加区分,并且通常指的就是这里所说的“地震短临预测”。Geller等人认为,现在许多人声称他们已能预测地震,从科学意义上说,实际上都没有达到地震(短临)预测的要求;也就是说,按照这些人说的方法,实际上是预测不了地震的。统观全世界,目前没有一种地震(短临)预测方法从科学上说被公认是过了关的。他们说的地震预测是地震短临预测,事实上,和我同在国际大地测量学与地球物理学联合会(IUGG)任执行局委员的作者之一Jackson不时有地震预测的研究论文发表。

科技导报:那您对他的基本观点持什么看法?

陈运泰:他们的看法对有些认为自己已经解决了地震预测问题的人来说,无疑很令人不快。但他们说的也是实话,即地震短临预测实际上并没有过关。但是,我不赞同他们由此引伸出来的结论。

地震预测是公认的科学难题。那么,它究竟难在哪里?它为什么那么难?归纳起来,地震预测的困难主要有如下3点:地球内部的“不可入性”;大地震的“非频发性”;地震物理过程的复杂性。地球内部的“不可入性”是古希腊人的一种说法。我们在这里指的是人类目前还不能深入到处在高温高压状态的地球内部设置台站、安装观测仪器对震源直接进行观测。大地震是一种稀少的“非频发”事件,大地震的复发时间比人的寿命、比有现代仪器观测以来的时间长得多,限制了作为一门观测科学的地震学在对现象的观测和对经验规律的认知上的进展。地震是发生于极为复杂的地质环境中的一种自然现象, 地震过程是高度非线性的、极为复杂的物理过程。应该让大家知道,科学家在研讨地震能不能预测问题,有深刻的科学的内涵,不是简单地归之为“说地震不能预测,就是在宣传不可知论”等等就完事了。

科技导报:Geller等的意思中,是不是也包含了我们在地震预测上要寻找新的思路?

陈运泰:他们说的是地震短临预测这个难题从科学上来说现在还没解决,这一点大体符合实情,但太绝对化了。半个世纪来,地震预测研究还是有可以看得见的进展的,可圈可点。特别是,我对他们由此引伸出来的结论很难苟同。他们是从纯学术的观点、站在发达国家的角度看待地震预测。在地震的“可预测性”讨论中,他们和许多专家都认为,地震是一种“自组织临界现象”;因为在物理学中自组织临界现象具有内禀的不可预测性,所以他们便认为地震是不可预测的;进一步,他们认为,既然地震预测很困难,甚至是不可预测的,那么就应当放弃它,不再去研究它,就应当转而只研究一些基础的科学问题、工程抗震问题。可是,地震是不是一种自组织临界现象,这不是一个靠“民主表决”、“少数服从多数”可以解决的问题!多数人认为地震是一种自组织临界现象,并不能说明地震就是一种自组织临界现象!此外,他们从地震是一种“自组织临界现象”的这一在科学上并未确立的观点出发,主张放弃它,不再去研究它,主张转向只研究一些基础的科学问题、工程抗震问题的看法也是欠妥的,严重脱离了社会的需求,很难苟同。

科技导报:但是,他这种主张是不是对中国的研究产生了影响呢?因为我听有人说过,他这个观点提出来以后,中国的很多人就转向搞地震的监测了,而不是去搞地震的预测。

陈运泰:当然,无论在国际上还是在国内,难免有人见到困难就转向。地震预测既然这么难,干一辈子也未必能做出来,或者未必能做出什么大的成绩来,有的人可能就要转向了。Geller就是这么主张的。既然地震目前都还不能预测,既然目前探索地震预测的许多手段都存在诸多问题,Geller主张大家转向搞基础研究。

诚然,基础研究是很重要的,并有可能最终会导致突破;不过基础研究的突破本身也是很难预测的!Geller的主张有失偏颇。从人类预防和减轻各种自然灾害、包括地震灾害的角度来说,面对自然灾害,要想办法去研究它,寻找预防和减轻灾害的办法;要努力地去克服困难,探索地震预测的途径。Geller他们这些生活在发达国家的人,其体会、感受、需求与生活在发展中国家的人们大不一样。在预防和减轻自然灾害方面,发展中国家深受财力、资源限制。发展中国家的人们绝非愿意居住在抗震性能很差的房屋!只是因为发展中国家家底薄,人们的居住条件、建筑质量总体上都不如发达国家。发达国家对地震预测需求的紧迫性远不如发展中国家。在发达国家,即使地震预测还没过关,仍可以通过单纯增加投入、提高房屋的抗震性能收到预防和减轻地震灾害的实效。

科技导报:中国在世界上唯一一次准确预报了地震,也就是海城地震,却也有人觉得那次是蒙的。

陈运泰:岂能说这是蒙的!?实际上,在海城地震之前,从对地震活动规律性的分析,从对地震之前地面形变的等异常现象的监测,特别是地震前发生了很多前震,中国地震工作者最终成功地预报了这次地震。应该说,海城地震是世界上第一个收到地震预报实效的范例,是载入史册的。这绝不是我们中国人自夸,而是全世界地震学界公认的。当然,也应当看到,这次地震预报的成功靠的是过去积累的一些经验,靠的是经验性预报。

但是,单靠经验是不够的,因为经验有一定的局限性。地震可能因时因地而异,所以拿经验性预报的方法来预报离海城不远的唐山点击查看唐山及更多城市天气预报地震,一个很突出的不同就是:海城地震有明显的前震活动,而唐山地震却没有前震。虽然那时候华北地区的地震台远没有现在这么密集,但是还是有一定的监测能力的,震后经反复查证,并没有发现任何可以看作是异常的前震。所以,用经验性预报的方法预报离海城不远的唐山地震就没有成功。要实现地震预测,不能停留在经验性预报的阶段,还是要研究、弄清楚地震发生的内在规律。

科技导报:汶川地震发生后,我看到就有人出来声称他们预报到了。我简单看了一下,很多所谓预报实际上也是经验性的,比如说根据统计推测的,或是根据干旱规律预测的。这些人还说,他们的这些方法一直都没有引起主流科学界的重视。

陈运泰:作为地震学家,我有幸经常收到国内外同行专家以及国内外“业余地震爱好者”的信件、电子邮件、书、文稿等等,他们有时候还写信告诉我,向我发布预报,预报某时某地将会发生大地震。这些信和电子邮件,我都会认真读,并予以关注。遗憾的是,多数最后都没有下文。

在众多的自然灾害中,特别是在造成人员伤亡方面,地震造成的人员伤亡数高居群灾之首。很多人对地震预报很关注这是可以理解的。科学研究并非专业人员的专利,任何人只要真能按照科学规律办事,认真地去研究它,大自然是不在乎你是不是“专家”的。

地震预测还处在探索研究的阶段,大家都来关心是一件很好的事情。但是研究出来的结果是不是真有道理,是不是真可以用于地震预报的实践,还是需要实践来检验。地震是一种很可怕的自然灾害,不管是哪个国家,不管是专业人员还是非专业人员,真有地震预报的办法,都应当得到重视,学习、应用。

科技导报:那么,对于地震预测,您觉得今后的研究方向是什么呢?

陈运泰:我对地震预测一直是持审慎的乐观态度。就是说,不要把地震预测简单化,不要把它看得太容易了。也许哪天研究清楚了,过关了,再回过头来看,会觉得事情其实并不复杂,但是在没认识它之前,现在看上去还是很困难、很复杂的。

我觉得首先还是要充分认识理解地震预测的困难。上天不易,入地更难。气象学家可以在地面观测,可以放气球、发射气象火箭,还可以发射人造卫星等等来测量温度、气压、风速、风向等参数,气象预报水平远比地震预测水平高得多。尽管如此,它仍然有很多不能令人满意的地方,特别是突发性气象灾害事件的预报。

人们常把地震预测比作盲人摸象。在我看,地震预测研究、地震研究远不如盲人摸象。盲人摸象,还能“摸”,而地震学家只能在地球表面(在许多情况下是在占地球表面面积仅约30%的陆地上)和距离地球表面很浅的地球内部(至多是几千米深的井下,而地球的半径是6 371 km)、用相当稀疏、很不均匀的观测台网进行观测,利用由此获取的、很不完整、很不充足、有时甚至还是很不精确的资料来反推(“反演”)地球内部的情况。地球内部是很不均匀的,也不怎么“透明”,地震学家在地球表面上“看”地球内部连“雾里看花”都不及,连盲人摸象都不如!要想办法去加强对它的研究,加强研究首先就要加强对它的观测。

科技导报:现在地震台网的密度是不是还不够?

陈运泰:问题是,什么叫做够?看为什么目的。比如说要研究地球深部,台站的间距就可以大一点,密度小一点,对分辨率的要求可以降低一点。若是要研究浅一点的地球内部,比如说要研究地壳、上地幔,因目的不同,对台站密度的要求又得另作考虑了。

再说气象预报。做气象预报要测定很多参数。目前,气象台站的密度比地震台站的密度要高得多。尽管如此,在很多地区,气象台站的密度还是不够密的。

科技导报:现在是不是中长期的地震预测做得还行?

陈运泰:对。无论是我国还是在国际上,公认中长期地震预测水平还是比较高的,对于一个地区在10年以上(长期)、1年至10年(中期)的长时间之内,是不是有可能发生比较大的地震,通常叫做地震中长期的预报,是有一定的科学道理,也是比较靠得住的。但这也还不是百分之百可靠。不管怎么样,中长期地震预测还是要比短临预测强多了。

科技导报:从汶川地震发生后公众对地震预报的反应看,地震预报还需要得到更多的理解。

陈运泰:我想通过这个机会,借助《科技导报》向公众解释,实事求是地说明地震预测的现状。我在1992年就曾就这个问题写过文章,迄今已就这个问题做过不少报告。我注意到越来越多的人理解我在文章中提出的观点或提法。但是,需要强调的是,我们了解地震预报的困难是为了克服困难,找到难点,弄清困难在什么地方,以便对症下药。困难不能作为放松或放弃对地震预测研究的藉口。地震预测的确是很困难的,正是因为困难,才需要有地震学家去攻坚。如果很容易,还用得着养着这些人吗?因此,地震工作者要迎接挑战,知难而进,这是我特别希望加以强调的。(责任编辑 苏 青)

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