探討關(guān)于地震預(yù)測的那些事

據(jù)國家地震局消息，8月6日凌晨2點(diǎn)33分，山東平原縣發(fā)生5.5級(jí)地震，地震造成數(shù)百棟房屋建筑受損、數(shù)十人輕微傷，并導(dǎo)致多趟鐵路列車停運(yùn)，給人民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來較大風(fēng)險(xiǎn)。地震發(fā)生后，多個(gè)國家級(jí)媒體發(fā)布相關(guān)文章，科普如何接收地震預(yù)警信息以及地震發(fā)生時(shí)的應(yīng)對(duì)措施等應(yīng)急管理辦法。

那么，地震可以被提前預(yù)警嗎？如果可以的話，提前多久能預(yù)測到？如果不能的話，又是為什么呢？

地震是一種地球運(yùn)動(dòng)引發(fā)的自然災(zāi)害，每年有記錄的地震超過 20 萬次，它的突然來襲會(huì)造成極大的破壞和損失。為盡可能減少地震給人類社會(huì)帶來的影響，科學(xué)家們一直在努力研究地震的預(yù)測和應(yīng)對(duì)技術(shù)。

本期的科技博聞，我們將與您共同探討關(guān)于地震預(yù)測的那些事。

震級(jí)

震級(jí)是表征地震強(qiáng)弱的量度，是劃分震源放出的能量大小的等級(jí)。單位是“里氏”，通常用字母M表示。釋放能量越大，地震震級(jí)也越大。震級(jí)每相差1.0級(jí)，能量相差大約32倍。

我國目前使用的震級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，是國際上通用的里氏分級(jí)表，共分9個(gè)等級(jí)。一般小于2.5級(jí)的地震人無感覺，2.5級(jí)以上人有感覺。

●一般將小于1級(jí)的地震稱為超微震。

●M≥1級(jí)，小于3級(jí)的稱為弱震或微震。

● M≥3級(jí)，小于4.5級(jí)的稱為有感地震。

● M≥4.5級(jí)，小于6級(jí)的稱為中強(qiáng)震。

● M≥6級(jí)，小于7級(jí)的稱為強(qiáng)震。

● M≥7級(jí)，小于8級(jí)的稱為大地震。

● 8級(jí)以及8級(jí)以上的稱為巨大地震。

二

地震預(yù)測

地震預(yù)測主要是指在一定范圍內(nèi)確定未來地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)。目前，通過全球地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)以及多種數(shù)據(jù)的記錄和分析，科學(xué)家僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)特定區(qū)域在特定時(shí)期內(nèi)發(fā)生地震的可能性進(jìn)行概率性的預(yù)測，由于地震的特殊性，準(zhǔn)確地預(yù)測地震仍然極其困難。

其特殊性主要表現(xiàn)在：

●研究對(duì)象特殊。地震一般發(fā)生在地下數(shù)十千米深的地方，且是一個(gè)復(fù)雜的、非實(shí)體的地質(zhì)—地球物理過程。

●現(xiàn)有的方法無法直接觀測。當(dāng)今世界上最深的鉆孔（科拉超深鉆孔）是12千米多深，但相比于地震發(fā)生的深度依然尚淺。人們目前只能依靠地面的觀測資料，對(duì)地球內(nèi)部的狀況進(jìn)行反演和推測。

●難以實(shí)驗(yàn)與模擬。地震是規(guī)模宏大的地下巖體破裂現(xiàn)象，其孕育過程跨越了幾十年甚至更長的時(shí)間，這一過程很難用經(jīng)典物理學(xué)從本質(zhì)上加以描述，也難以進(jìn)行模擬。

●研究結(jié)果難以檢驗(yàn)。地震的發(fā)生時(shí)間跨度、區(qū)域及對(duì)于不同地區(qū)、不同時(shí)期的孕震過程的機(jī)理差異很大，難以用重復(fù)實(shí)踐進(jìn)行驗(yàn)證。

美國地質(zhì)勘探局（USGS）在其官網(wǎng)直言“目前不知道如何，并且在可預(yù)見的未來也不期望能知道如何準(zhǔn)確預(yù)測地震”。

圖源：美國地質(zhì)勘探局（USGS）官網(wǎng)

三

思路參考

雖然準(zhǔn)確預(yù)測地震看起來似乎短期內(nèi)無望，但是科學(xué)家仍然沒有放棄這一努力。

考慮到：

● 地震是地球板塊構(gòu)造活動(dòng)的結(jié)果，所以地震的發(fā)生一定和某些構(gòu)造環(huán)境相關(guān)。

●地震不是孤立發(fā)生的，它只是整個(gè)構(gòu)造活動(dòng)過程中的一環(huán)，在地震發(fā)生之前還會(huì)發(fā)生其他事件。那么，如果能確認(rèn)地震前所發(fā)生的事件，就可以利用它作為前兆來預(yù)測地震。

●地震的發(fā)生帶有隨機(jī)性且會(huì)受其他未知因素影響，與局部構(gòu)造中的薄弱點(diǎn)分布和性質(zhì)相關(guān)，但這些因素往往無法被提前預(yù)知。

根據(jù)以上三點(diǎn)考慮，一種地震預(yù)測的思路是將預(yù)測方法分為三類：地質(zhì)方法、統(tǒng)計(jì)方法和前兆方法。三種方法互相結(jié)合會(huì)使得預(yù)測效果更好。

地質(zhì)方法

以地震發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造條件為基礎(chǔ)，宏觀地估計(jì)地震發(fā)生地點(diǎn)和震級(jí)的一個(gè)方法。這種方法可被用于在大面積上劃分未來地震的危險(xiǎn)地帶，確定不同危險(xiǎn)程度的地區(qū)。但由于地質(zhì)的時(shí)間尺度太大，關(guān)于地震發(fā)生時(shí)間的預(yù)測不能使用這一方法。

統(tǒng)計(jì)方法

從地震發(fā)生的記錄中總結(jié)可能存在的規(guī)律，推測發(fā)生某種強(qiáng)度地震的概率。統(tǒng)計(jì)方法的可靠程度取決于數(shù)據(jù)的積累量。

前兆方法

根據(jù)前兆現(xiàn)象來預(yù)測地震的方法。前兩種方法均有不足之處，若要明確地預(yù)測地震的發(fā)生地點(diǎn)、強(qiáng)度和時(shí)間，需要在一定程度上參考地震前兆。為了取得可靠的地震前兆（如地震波傳播、巖石氡氣排放、地磁場變化、電磁場變化、地面變形等），必須開展長期、廣泛的觀測和研究。

其他方法

現(xiàn)在也有科研團(tuán)隊(duì)在研究利用水下傳感器、衛(wèi)星、手機(jī)軟件以及人工智能來對(duì)地震的發(fā)生進(jìn)行預(yù)測。

地震是一種破壞力強(qiáng)的自然災(zāi)害，雖然我們現(xiàn)階段仍無法準(zhǔn)確預(yù)測它，但隨著科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，我們相信更多行之有效的預(yù)測和應(yīng)對(duì)技術(shù)會(huì)為地震預(yù)測這一難題帶來新的解決方案。

編輯：黃飛