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美国的地震预测与减灾经验

作者:(史保平) 来源:《中国教育报》2008年5月30日第3版 点击: 781 次 评论: 0

 史保平:中国科学院研究生院地球科学教授;1982年毕业于北京大学,同年考入中国科学院地质与地球物理研究所,获理学硕士学位;1999年获美国内华达大学地球物理博士学位后在美国从事地震学方面的博士后研究,2001-2005年任职于美国肯塔基大学地质调查所。

  临震预报在当前还是相当困难的,在发达国家也是如此。在美国加州长约30千米的断层上,1966年的时候发生了震级为6.0的地震。

  地震科学家根据历史地震研究资料包括古地震的研究,发现从没有地震监测仪器的时候开始,在这条断层上平均每隔22年就会发生一次震级为6.0的地震。

  当时大家比较高兴,认为地震有可能是可以预报的。所以,美国的科学家想监测下一次的地震是否仍旧符合上述规律,以此来判断地震是否可以预报。于是,就在那个地方布置了很好的台网,在断层两边打出深井,把仪器放在井下用于探测地震来临时断层两边位移的变化。结果1966年发生地震后的22年左右,即20世纪80年代一直没有地震出现,一直等到2002年1月相同震级的地震才发生。虽然这次地震产生的地震波记录跟历史上的地震记录一样,且震级也是6.0,发震断层的位置和长度也一样,但是地震发生的时间却比预测的晚了十几年。由此可见,对地震的预测太难了。

  地震预报有3个要素:时间、空间、强度。目前中国科学家包括中国地震局的研究人员在内,所做的工作还是很深入的,比如四川汶川、北川在1657年有过地震,龙门山1958年也发生过6.2级地震。整个这条断层是会有地震发生的。中国地震局做的工作足够深入,不过因为地震预报的难度太大,所以只能判断这个地方具有潜在的地震危险,早晚会有地震发生,但无法判断地震发生的准确时间和震级。

  对于临震预报,目前美国科学家也没有更好的预测技术。断层的激光测距做得很好,但仍然是作为一种监测的手段。所以,我认为,中国地震局这几年投入力量作监测是没有错的,必须进行仔细的监测以后才能继续开展深入的研究。用其他的异常现象,比如动物异常来进行地震预测不是没有道理,但是从科学的角度来说,地震预测毕竟要基于科学的理论。如果遇到上报哪个地方将要发生地震,专家们要会商,国务院要作决定,这都是很严肃的事情。如果进行了地震预报,疏散了几百万人口,但是没有地震发生,这必定会引起公众骚乱和社会动荡。

  美国伊利诺大学香槟分校中美地震中心主任埃尔纳赛近期表示,有些人称自己掌握了预测地震的模式,但后来都证明方法失败。对真正成功的地震预测来说,必须预测到地震等级、发生的时间与地点。

  这些项目如果错误,则将可能产生严重后果。埃尔纳赛举例说,如预测到A城市会发生大地震,A城市的人们撤离到B城市,结果最后却是B城市发生地震;或预测上午9时会发生地震,人们准时撤离,地震却没有发生,在隔天回家后反而发生地震;或是预测这是一场7级大地震,学校、政府机关、商店都关门,结果只是个2级地震。可见,只要有一个项目错误,就会让预测产生负向效果。而到目前为止,还没有人能正确预测地震。但是在小范围进行长期的观测和试验,应该予以鼓励。

  美国应对地震的基本思路是“防”。比如,已经知道某个区域是一个地震活动区或者地震带,那么,美国就会投入很大的力量来对这个区域进行实时监测。此外,美国人还在研究一种预警系统,它能在地震发生的几十秒钟之内把重大的设施和设备关闭。比如,美国加州的地震很多,尤其是20世纪七八十年代以后地震频繁,断层穿过了整个大城市。怎么办?他们从“防”的角度出发,在抗震、减灾方面动了很多脑筋。防震措施包括,严格按照标准去做工程、建筑;在一些大的断裂带,不适合人居住的话就迁走;不适合盖水电站、核电厂等各种重大设施的地方,也坚决不要做。

  美国有这方面的例子。20世纪70年代,美国北加州要建核电厂,地质学家突然发现那个地方有条活动断层,历史上曾经发生过地震,发现的时候已经投了几亿美金进去,但政府还是立即叫停了这个工程。这是必须停的,因为如果地震发生,核电厂一旦发生核泄漏,整个生态环境将不堪设想。

  当然也有过失败的例子。南亚一个国家某个地方有断层,曾经发生过地震,但当地政府偏要在那里建水坝。20世纪90年代的时候,一位美国地震专家向当地政府提出预警,认为这个地方肯定会有地震发生,不能建水坝。这个意见没有被采纳。上世纪末的时候,那里果然发生了大地震,水坝受到了严重的损坏。

  采用以“防”为主成功的例子比较多,最有代表性的是2002年,美国阿拉斯加发生了强烈的大地震。当时,英国石油公司从阿拉斯加北面修建的一条输油管道,却没有受到任何影响。因为管道必须穿过断层,当时修建时就知道这条断层今后会发生地震,于是设计的时候就把管道设计成了S型,避开了断层。地震发生之后,管道安然无恙,输油管没有受到任何破坏(见图)。

  另外一个例子是地震预警系统。1983年,美国爱达荷州发生7.3级地震。早期地质地球物理的研究表明,该地区的断层是活动的,未来有地震的潜在危险。由于建立在该州的原子能实验室安装了地震预警系统,地震来临时实验室的所有设备得以及时关闭,避免了灾难的发生。从测震学中可知,地震波由体波和面波组成;体波包括了P波和S波,对建筑物造成破坏的是S波,而P波的传播速度比S波快。因此,当测震仪器接收到P波时,通过触发有关的控制系统,就关闭了所有的实验装置。

  发达国家在防震措施方面,房屋建筑一定要按照标准施工。在加州,建筑施工一定要按政府规划的设计图去做,不能偷工减料。我国也有地震危险性区划图,哪个地方地表运动量大也都标示出来了。这些地方的建筑和工程应该特别注意,必须严格按照规范施工。华北地区是地震高危地区,未来的建筑设计和施工都应按照地震抗震规范来做。

  在仪器观测方面,这几年发展起来的GPS应用比较广泛。GPS是空对地的大地测量,比如测量整个地球、华北地区或者云贵川地区每年的地壳形变有多大,比我们一般的大地测量精度要高很多。另外,高精度激光测距仪、多分量井下数字地震仪、强震仪、海底地震仪、无线传感网络、光纤通讯加速度仪等,都已应用于对地震和火山活动的监测。

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update 更新:2008-6-1 4:30:29 编辑:fengyefy

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