地震到底能不能預(yù)測(cè)？

地震到底能不能預(yù)測(cè)，為什么地震預(yù)測(cè)這么難？

1 兩個(gè)小故事

(1)在20世紀(jì)70年代初期, 某些日本地震學(xué)家推斷在日本南海海槽東北部駿河(Suruga)海槽（現(xiàn)稱為“東海大地震空區(qū)”的地方）于1978年左右將有可能發(fā)生一次8級(jí)大地震，這就是日本地震學(xué)家預(yù)報(bào)中的“東海大地震”（見下圖）。

但是，自1978年到現(xiàn)在已過了40多年, 迄今仍未發(fā)生。國(guó)際著名的地震學(xué)家、“判定委員會(huì)”主席、東京大學(xué)地震研究所所長(zhǎng)茂木清夫(Mogi K)教授于1997年在地震預(yù)測(cè)飽受垢病的批評(píng)聲中辭去該委員會(huì)主席職務(wù), 黯然下臺(tái)。

(2)美國(guó)帕克菲爾德(Parkfield)地區(qū)在1966年之前，平均每隔22年在同一斷層就會(huì)發(fā)生一次6級(jí)地震（見下圖）。同時(shí)，由地震位錯(cuò)與滑動(dòng)速率之比，算出該地區(qū)地震的復(fù)發(fā)時(shí)間也是約22年。

因此，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(United States Geological Survey)在1984 年發(fā)出正的地震預(yù)報(bào)，明確指出帕克菲爾德在1988±4.3年將發(fā)生一次6級(jí)左右的地震, 發(fā)震概率約為 95%。

但打臉的事情發(fā)生了，這個(gè)地震直至2004年才發(fā)生。

美國(guó)和日本，可以說是目前全世界地震研究最好的兩個(gè)國(guó)家，但對(duì)于地震預(yù)測(cè)，仍然啪啪打臉，這足以說明地震預(yù)測(cè)之難。

2 成功例子

那么，地震預(yù)測(cè)是不是就不可能了呢？世界上有沒有成功的范例呢？

還真有，而且在我國(guó)：世界上唯一公認(rèn)的地震預(yù)測(cè)成功范例為1975年7.3級(jí)遼寧海城地震(見下圖)。

改自（Wang et al., 2006）

該地震能成功預(yù)測(cè)，可能有以下原因：

(1)在海城地震發(fā)生前的2-3天內(nèi)發(fā)生了500多次小地震(見下圖)，并且在海城地震發(fā)生之前兩個(gè)多月出現(xiàn)了較多的宏觀異常（根本原因）；

改自（Wang et al., 2006）

(2）華北地區(qū)在海城地震發(fā)生前，先后發(fā)生了1966年邢臺(tái)Ms7.2級(jí)，1969年渤海Ms7.4級(jí)，當(dāng)時(shí)國(guó)家非常重視華北地區(qū)地震情況，發(fā)動(dòng)群眾監(jiān)測(cè)地震異常。

下圖為海城地震前，監(jiān)測(cè)到的各種宏觀異常，包括地下水，蛇，青蛙，和其他動(dòng)物的異常。

海城地震前宏觀異常報(bào)道(Wang et al., 2006)

但是，自此以后，地震預(yù)測(cè)就再也沒有成功例子了。

3地震能否預(yù)測(cè)
那么，地震到底能否預(yù)測(cè)呢？實(shí)話說來，地震研究學(xué)界對(duì)此有較大爭(zhēng)議。

有意思的，在1997年，兩派學(xué)者在著名期刊Science上發(fā)表針鋒相對(duì)的論文進(jìn)行爭(zhēng)論，一方標(biāo)題：地震不能預(yù)測(cè)，另一方標(biāo)題：地震難道不能預(yù)測(cè)嗎？(見下圖)

那么，地震到底能否預(yù)測(cè)呢？

筆者認(rèn)為：地震是一種自然現(xiàn)象，那么應(yīng)該遵循最基本、簡(jiǎn)單與樸素的物理規(guī)律。因此，只要我們發(fā)現(xiàn)了這些規(guī)律，就可能預(yù)測(cè)地震。然而，該問題非線性太強(qiáng)且觀測(cè)資料嚴(yán)重不足。目前，我們對(duì)于地震的震級(jí)與可能發(fā)生的位置能有較好的估計(jì)，但對(duì)發(fā)生時(shí)間，根本無法預(yù)測(cè)。

怎樣理解非線性，牛頓晚年炒股破產(chǎn)后曾講：“我能計(jì)算出天體運(yùn)行的軌跡，但無法計(jì)算人性的瘋狂”。線性非常容易處理，一旦涉及非線性，其處理的難度陡增。

4 地震預(yù)測(cè)是什么？
回到最基本的問題，到底什么是地震預(yù)測(cè)？

地震預(yù)測(cè)一定要指出未來地震發(fā)生的時(shí)間，大小，位置（與概率），缺一不可。如，若講美國(guó)明天要發(fā)生地震，這句話沒有錯(cuò)，但沒有意義，更不是地震預(yù)測(cè)。(注：地球上每時(shí)每刻都在發(fā)生地震，不過絕大多數(shù)震級(jí)很小，人類無法感受到，只能通過精密儀器測(cè)量得知)。

目前網(wǎng)上很多地震預(yù)測(cè)的說法，只要用以上定義來檢驗(yàn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)大多在耍流氓，玩文字游戲。

進(jìn)一步地，根據(jù)防震減災(zāi)等的需求，地震預(yù)測(cè)可人為地劃分為長(zhǎng)期（數(shù)十年），中期（數(shù)年），短期（數(shù)月）與臨震（數(shù)天）預(yù)測(cè)。應(yīng)指出，這個(gè)劃分沒有物理基礎(chǔ)，彼此界限也不明確。

5 地震預(yù)測(cè)為什么這么難？

地震本身非常復(fù)雜，目前認(rèn)識(shí)仍非常膚淺：地震到底如何孕育，在此過程中造成了怎樣的物理場(chǎng)、化學(xué)場(chǎng)變化，這些問題目前仍不清楚。

(2）缺少大量必要觀測(cè)數(shù)據(jù)，如地殼應(yīng)力(應(yīng)變)等的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

反觀天氣預(yù)報(bào)，我們看得見大氣層，也能布設(shè)大量?jī)x器來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種氣象要素，如溫度，大氣壓力，濕度，風(fēng)力等。

作為對(duì)比，地震發(fā)生往往在地下10公里及以下，但我們目前的觀測(cè)基本都在地表。這說明我們的觀測(cè)是非常片面的，相當(dāng)于盲人摸象，只摸到了頭。

(3)大地震的發(fā)生是極小概率事件，且其復(fù)發(fā)周期在數(shù)百年到數(shù)千年尺度。

這會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)難度非常大，比如：就算地震預(yù)測(cè)的不確定是復(fù)發(fā)周期的百分之一，那也是數(shù)年到數(shù)十年。

6地震前兆

最后，談一談地震前兆：

在地震短期與臨震預(yù)測(cè)上，常用方法就是地震前兆的捕捉和識(shí)別：如小地震活動(dòng)、地下水位異常、地下溫度異常、地球固體潮異常、電磁異常、動(dòng)物異常等。

但是，不是每個(gè)異常都會(huì)發(fā)生地震，并且有些大地震前也沒有異?，F(xiàn)象（或者說目前的科學(xué)手段還無法捕捉與識(shí)別這些異常），因此想從震前異常來預(yù)測(cè)地震是非常困難的。

參考資料

https://www.cea.gov.cn/cea/xwzx/zyzt/370553/370554/1249110/index.html

[1] Wang, K. ,Chen, Q. F. ,Sun, S. , & Wang, A. . (2006). Predicting the 1975 Haicheng earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 96(3), 757-795.