臨震預警
臨震預警
臨震預警是指在地震發生時或發生后,利用離震源最近的地震台快速確定地震的信息,在震波還未到達另一個地區時,告知當地人。“預警主要取決於社會的信息化程度,比如電視台怎麼發布信息、大型的公共場所怎麼發布信息。除了對社會和民眾發布,還得對重大事件工程和會造成嚴重性災害的工程發布,比方說核電站,這些工程要什麼時候關閉、怎麼關閉,這都是屬於預警的範疇。”
在上世紀60年代,和很多發達國家一樣,日本政府和科研機構雄心勃勃地提出了以地震預報為目標的研究計劃,曾經投入巨資來實施5個與地震預報有關的“五年計劃”。但是,其後,國際地震學界在多次討論中,完全否認了短期內精確預測地震的可能性,日本對地震的研究重點逐漸由地震預測轉向了地震預警。2005年,日本政府正式提出建立“全民危機警報系統”。雖然日本氣象廳不再試圖精準預測地震,但也始終沒有放棄“臨震預警”,為人們爭取自救的時間。
最近,此次日本大地震之前,震源外圍地區居民通過日本NTT、KDDI以及軟銀三大手機巨頭開通的“震災傳言板”免費服務,收到了地震的預警消息。憑藉著多年受過的地震自救訓練,很多人在幾秒內拿起平時就常備的防災袋,迅速貓下腰躲到桌子等室內遮蔽物之下。
按照可能發生地震事件的嚴重性和緊迫程度,臨震預警發布級別分為三級,分別用紅色、橙色、黃色表示。
地震臨震預警為Ⅰ級預警(紅色):就是對未來10日內可能發生M≥5.0級地震區域做出預報。
地震短期預警為Ⅱ級預警(橙色):就是對未來3個月內可能發生M≥5.0級地震的區域做出預報。
地震中期預警為Ⅲ級預警(黃色):就是對未來一年或稍長時間可能內可能發生M≥5.0級地震的區域做出預報。
可見,對8級地震而言,震中距75km處的地震加速度峰值,已由震中的0.9~1.0g(地震烈度高於10度)衰減到0.2g以下(地震烈度低於8度)。可見,只要這個地區建(構)築物的抗震設防烈度標準編製得當,震害本身就不會嚴重的(汶川512地震中,青川本身就處於震中區,而不能簡單地看成是離汶川200km)。
按臨震預警系統的工作原理,要想該系統有效地發揮預警效益,則應滿足t1+t2+t3>T1+T2關於t1,根據美國學者所稱獲得P波信號后需要4秒鐘,加上P波從震中達到地震台的時間(波速按4.5km/s估算),即使震中距30km以內有地震監測台站,估計一般也不易少於10秒鐘;中科大倪四道教授在不同場合就有10秒和20秒的說法,可見對此尚難有較為確切的數據,本文分析暫取t1+t2=20秒。關於t3,對量大面廣的非高層建築,暫取20秒。因此,作為初步估計,大約t1+t2+t3=40秒。
若再取T2=10秒,則由上式得T1<30秒。大約取淺部地殼岩石面波傳播速度為2.5km/s,則30秒內面波所能達到區域的震中距=75km。可見,在上述各取定條件下,臨震預警系統可能發揮有效預警作用的區域離震中的距離應大於75km。
但當上述至少3個鄰近的地震監測台站對某次強震的震中距大於30km時,臨震預警系統可能發揮有效預警作用的區域離震中的距離將比75km更大。可見,要想使臨震預警系統對震中距不大的區域內發揮有效預警和減災作用,地震監測台站的分佈密度看似需要小到相鄰台站的間距不大於52km(按任意相鄰3個地震觀測台站構成等邊三角形-梅花形布置,震中位於中心布置),這種臨震預警系統將是何等的投資規模啊!
然而,地震要重創波及地區,地面加速度峰值必須達到一定的量級,而隨著震中距的增大,地震地面加速度峰值整體而言是將會發生衰減的。
雖然各區域受地殼岩體性狀和地形的影響,地面地震加速度峰值隨震中距而衰減的程度會有所差別,但總體變化趨勢還是較為相近的。對8級地震而言,震中距75km處的地震加速度峰值,已由震中的0.9~1.0g(地震烈度高於10度)衰減到0.2g以下(地震烈度低於8度)。可見,只要這個地區建(構)築物的抗震設防烈度標準編製得當,震害本身就不會嚴重的(汶川512地震中,青川本身就處於震中區,而不能簡單地看成是離汶川200km)。
綜上初步分析可知,目前中國國內外一些學者極力倡導建立的臨震預警系統,要想其發揮有效的預警和減災作用,地震監測台站建設的投資巨大,但對強烈地震的震中區不能起到預警作用,而對能夠提供預警時間的廣大地區,只要工程抗震設防得當,這一系統又將成為一種擺設而無實際的預警減災作用。
2008年5月11日晚8點至12日凌晨5點之間,他們在電腦旁收到了千裡外四川攀枝花市紅格監測台傳來的異常信號,這個距離北川縣640公里HRT波監測台出現了特大地震即將發生的臨震預警信號。(圖為地震后的北川)
此次地震做了很好的預測工作。“臨震前,遼寧省地震辦公室和瀋陽地震大隊他們的工作非常好,他們抓得很好,把地震短臨預測和預防工作做得很好。當然也包括有前震,有小震鬧,也包括有一些其他的觀測的異常,包括當時有的地殼形變,水準的異常,地磁的異常,還有土地電、土應力和宏觀異常。海城地震是取得了很好的預測預防效果的大地震,轟動了全世界。”美國地質勘探局地震學家露西爾•瓊斯也指出,歷史上迄今最準確的一次強震臨震預報是1975年中國遼寧海城地震。也正是這次成功預測,從此奠定了中國臨震預報的世界領先地位。
二是1976年7月28日的唐山7.8級大地震。
“海城7.3級大震發生后,華北地區大震的危險性並沒有過去,1975—1976年仍須密切注視河北、山西、內蒙古南部及寧夏東部地區的大地震動向,要時刻警惕可能出現波及北京、天津、石家莊、太原或包頭的震級為6級以上、甚至7級以上強震的危險性。特別值得注意的地區是“第一、張家口、唐山、滄州、邯鄲、介休、大同、張家口這一地區;第二,包頭、五原、磴口;第三,銀川、固原。”
“唐山大地震臨震前,唐山的老百姓,甚至包括北京、天津的老百姓都感到很悶熱。”“1976年6月29日至7月5日,五項指標中,日降水量、日平均氣溫、日最高氣溫、日最低氣溫均突破了歷年同日的極值,只差一個平均氣壓沒有突破了。根據震例總結,我認為可能要有地震。” “我們北京地震隊1970年成立,到1979年後,合併到國家地震局分析預報中心,十年間北京地震隊調子最尖銳的一個簡報就只有這麼一份。當時‘七大異常’,包括華祥文,她是搞地震活動性研究的,她根據地震活動性的分析,提出了很好的預測,擔心還有大的地震,還強調唐山灤縣這個地區。還有李宣瑚,他是用地下水氡含量異常來預測,感到有情況。陳克中,還有劉慧林,他們發現大灰廠地形變異常。另外地電,趙廣全,他覺得異常是很大的。他談到有7級的地震。還有研究地磁的一些有關專家提出來,地磁有異常,還有地下水位異常。這就是剛才我說的‘七大異常’。”“地形變、水氡、地電、地磁、地下水位、地震活動性和氣象異常。都是七個方面的前兆異常。這表明唐山大震前,雖然沒有前震,但前兆異常是十分明顯的。”
“說老實話,在當時的情況下,對京津唐張地區打一個招呼,報一個5—6級地震,是應該能做到的。我一再講,我們沒有水平報出1976年 7月28日幾時幾分,但我們有水平報7月底8月初這段時間。因為我的五項指標管30天,7月24日北京隊內部會商的時候,張閔厚他做的地磁K指數異常,他就講了,1976年7月26日正負2天將在京、津、懷來、唐、渤、張地區發生4級以上地震,外圍震級更大。我當時說你要把震級提到5級以上,我就報,包括北京、保定在內的京津唐張地區有六級以上地震。” “我們沒有水平報唐山丰南這個具體地點,但是我們有水平報京津唐渤張這個地區。因為地震這麼大,7級以上地震,它的烈度6度區很大。我們沒有水平報7.8級這個震級,但我們有水平根據資料報震級可以達到5級或6級以上。”
傅承義先生是地震資深專家。在1984年2月,他審查我《中國旱震關係研究》這本書的時候,談到唐山地震,我的老師講了,唐山地震看來只是前震不明顯,前兆還是十分明顯的。第二句話,根據當時的情況,打一個五、六級地震的招呼,減輕人員傷亡是能夠辦到的。我們還是可以發現,唐山大地震並非空穴來風,有這麼多的前兆和指標,只可惜智見未能發揮作用。終致災難發生。這也是為了證明其關於當時唐山大地震的預測還是有其自己及其同仁的獨特觀察、看法和理解的。我們不要死套臨震預報的三個要素(震級、時間和地點)一個不錯。對於一個世界科學難題,我們能夠達到一些預測指標就已經相當不錯了。問題只是在於,在如此多地震專家同仁提出嚴重警示之前,我們對此持有什麼樣的心態,是確信其有,還是相信其無?
三是新近發生的5•12汶川8.0級大地震
汶川大地震發生以來,我們的主流媒體和主流觀點,以及相關機構和主管機關基本上對地震發生的前兆沒有給予任何、至少是沒有給予足夠的關注。然而,這並不等於,汶川大地震就沒有任何資料說明或者預示其發生的可能性。恰恰相反,我們有相當的資料可以證明其存在著一些值得關注的跡象。
臨震預警
陳學忠在《四川地區7級以上地震危險性分析》(原載《國際地震動態》2002年第12期)一文提出要警惕四川近年來發生地震。文章指出,“自1900年以來,四川地區7級以上地震平均時間間隔為11 年,最長為19 年,最短為3年。自1900年以來四川地區發生的7次7級以上地震之前1~3年中國大陸地區都發生過717級以上的巨大地震。從1976年以來四川地區已經26年沒有發生7級以上地震,遠遠超出平均時間間隔。在這種背景下,2001年11月14日在青海-新疆交界發生了8.1級巨大地震,很可能指示在未來1~2年內,四川地區將發生7級以上地震。從2003年起就應該警惕四川地區發生7級以上地震的可能!”“如果發生,要注意每年的3、4月和8、9月。”資料二:美國《國家地理》:科學家一年前就已經發出地震預警!
在2007年7月中期的《地殼》雜誌中,中國,歐洲和美國的科學家們寫道:“斷層的長度已經足以引發一次強烈的撼動地面的地震,它的潛力將成為爆發區域性地震的來源。”“我們已經明確的標示出了這些活躍斷層的潛力,”“但這個信息事實上被鎖進了一份學術期刊。” “我們的證據顯示從12000至13000年前開始,北川就始終伴隨著使地表斷裂的地震。”“根本上說,(2008年)地震的原因是印度和亞洲地殼板塊持續且不可阻擋的碰撞,其速率約為一年20-22毫米。”“這次地震是西藏的山區向東邊成都平原移動。”隨著西藏高原北移,“西藏的中部地區正在塌陷,就像乳酪剛從烤箱中拿出來放到冷空氣中一樣。”而且,隨著印度板塊持續撞向西藏,“它正在製造新的斷層”,同時也意味著新的危險。
資料三:聯合早報報道:蟾蜍大遷徙,官方漠視預兆
香港明報報道,四川阿壩州汶川縣昨日發生地震前,四川先後發生過兩次“地震疑雲”。汶川附近的綿竹市西南鎮檀木村上周五(5月9日)出現蟾蜍大規模遷徙的異象,引起民眾的猜疑和驚慌,認為是“天災預兆”,但當地政府當時安撫民眾指蟾蜍只是正常遷徙。5月3日阿壩州當局還專門闢謠,指阿壩州坊間流傳的“將要發生大地震”是誤傳。
而早在5月7日,內地網際網路上亦有自稱地質專家的網民準確預測昨日(5月12日)內地會有大地震,全國都會有震感。在內地搜房網的討論區上,早在上周三(5月7日)就有一名自稱是地質學家的網民發表文章,稱根據掌握的資料及與國外同行的交流,預測2008年5月12日中國將發生地震,“大致位置會在四川和湖北中部,可能整個中國都有震感”。文中說,由於沒有確實證據,此預測不能在官方傳媒發布,但因他是武漢人,預測震央距武漢不遠,所以發表文章提醒老鄉。此文貼出后曾被譏為“唯恐天下不亂”的造謠帖,但昨天被內地網民驚為“神人”,不少人埋怨當局忽視民間的預警。至昨晚,該文已被人從網際網路上剷除。
資料四:地震預報專家欲哭無淚:今天的強震有人預報
據李世輝先生披露,耿慶國先生曾於2006年根據旱震關係,預報近年阿壩地區將發生7級以上地震。2008年4月26日和27日在地球物會下屬的“天災預測委員會”經集體討論,作出“在一年內(2008.5-2009.4)仍應注意蘭州以南,川、甘、青交界附近可能發生6-7級地震”的預報(文字報告已報中國地震局等,4月30日密件發出),而且,耿慶國先生根據強磁暴組合,明確提出“阿壩地區7級以上地震的危險點在5月8日(前後10天以內)”(以上地震預報三要素:震級、地點、時間均已明確)。作出這一預測的中國“非主流地震家”有耿慶國先生、汪成民、任振球、王迪興、李世輝等。
以上資料都從某一個方面說明了汶川地震發生的可能性。陳學忠先生的文章告訴我們要警惕2003年以後四川7級以上的地震,且可能會發生在3、4月間;美國科學家在一年前的警示,則告訴我們要注意2008年北川地區發生地震的可能性;最早報道蟾蜍遷徙的《華西都市報》提出村民的擔心,動物反常是否預示著天災,則被香港、新加坡等海外媒體廣泛關注。實際上,震前動物行為異常是重要的宏觀異常之一。不是說一定會發生地震,而是可以作為參數來加以考慮。在發表5·12地震的神人地質學者的驚人預測,則提供了另一種民間預測的聲音。“天災預測委員會”的報告,中國地震局是否收到?耿慶國先生等老專家的精確預測為何置若罔聞?為何沒有引起足夠的重視?至今,我們看到的都是中國地震局多次強調其沒有收到任何臨震預報。到底應該對此做何解釋?
如果我們將這些信息綜合起來,我們會發現,此次汶川大地震不是沒有前兆。國內外的學者都對此提出了不同的警告。既有時間段的,也有相對具體時間的。只可惜,我們重視不夠,我們未能防患於未然。特別是,耿慶國先生等資深學者對地震的發生把握得還是相對較為準確。這說明,我們的臨震預報還是具有可能性的。當然,也說明,我們對地震發生的警惕性尚不夠。我們給人民打招呼的意識也“年久失修”。如果我們能夠堅持前述的有震推定的原則,我們就會時刻關注著各種關於地震預報的意見和觀點。多方求證,實地觀察,綜合分析,將國內外的科學研究與實地觀察結果有機結合起來。最終做出一個儘可能科學的臨震預報。
臨震預警
當今中國的學術界,門戶等級森嚴,派別勢力嚴重。非我族類,其心必衣。同為學者,同為一個領域的專家,也就勢必水火不相容。有些人土霸王思想嚴重,一山不容二虎。倘有不聽話者,掃地打發出門。在一次次排擠打壓之後,學術界最後就形成了一些特殊的勢力群體和利益集團。而且這些人逐漸壟斷了學術話語霸權,搖身一變成了“意見領袖”、“英明決策”的化身。在科學領域,諸如地震學這樣的學科,一旦形成這種格局,其後果不堪設想。其典型表現就是,非主流的觀點和邊緣的聲音得不到應有的重視。建國以來,地震科學的研究似乎有這樣的傳統。在耿慶國先生看來,“我們國家老科學家裡面,能在地震預測第一線率領我們衝鋒陷陣的,一個是李四光,地質部的專家,一個是翁文波,石油部的專家,他們兩個人都是資深的學部委員,也就是資深院士。但是他們是親自帶頭搞地震預測的。”“翁文波院士搞的是信息預測,是和傳統的統計預測不一樣的。翁文波的信息預測研究取得了很多成果,這是我們國家自主創新的成果,但是現在仍得不到重視,這很奇怪,成為非主流派。”
而且,權力主導學術,學術屈服於權力也不是一天兩天的事。就唐山大地震而言,耿慶國先生亦有同感。“我至今仍認為,如果在北京地震隊震情告急期間,從7月14—26日這12天里,如果國家地震局分析預報室,他們用自己手中的權力開一個京津唐張地區的震情會商會,把北京地震隊、天津地震隊、唐山、河北地震局都找來談一下,說不定一碰頭,情況就會好一些,對監測預報工作有利。”
其實,當耿慶國先生說出這些的時候,無不包含著對我們當下學界的憂思,以及對個人身世的憂慮。現年67歲的耿慶國先生又何嘗不是非主流派呢?地震科學尤其如此,因為其一不小心將導致的是數以萬人的性命從此消逝,數十年乃至更長時間的成就一夜垮台,所有的一切都將將毀於一旦。這次汶川大地震我們已經見證了,而且是痛心地見證了。因而,科學準確地預測,做好地震的預防工作也就顯得格外重要。
學術研究應該盡量少些派別之間,多些寬容與求同存異。每個人的眼光不同,視角不同,立足點不同,關注的重心不同,應該互相敬重,互相交流,形成合力,攻克難關。比如,合力攻克臨震預報的難題問題。因為其換來的不只是學者個人的研究成果的積累、科學理論的建立,學理模型的創見,最重要的是,它會關係到最基本的、也是最為重要的人民的生命保全問題,人類的存在與否問題。
二、臨震預報的深層次問題:科學研究缺乏自主創新機制
中國的地震研究可以在利用我們的悠久資料的基礎之上,結合西方最新的科研成果,逐步摸索出我們的自主創新。我們應該逐步走出一條屬於我們自己的路。何況我們已經具備一些良好的基礎。“我們有3000年的史料可以研究,我們的國土非常遼闊,版塊內部的地震也是很獨特的環境,關鍵就是要搞自主創新,而且是中國的原始創新。不要老跟著外國人跑,外國人沒搞中國人就不能搞,這種標準是不行的。”
我們不能亦步亦趨。其實中國地震學搞好了,也完全可以引領世界地震學的發展。這就是說,地震學研究也應該有中國特色。而且也已經有一些中國自己的研究成果和研究特色。正如北京地質學會副理事長、中國地質力學所研究員鄧乃恭先生所指出的,“中國在地震預報方面是走在前列的,而且有相當成功的先例。中國預報地震的方法很多,包括地球物理方法:地震發生前,地磁場、重力場等可能會發生改變;還能通過地應力和地形變來探測,也包括對地下水所含氡氣的含量以及關於動物異常行為的研究”。
任何科學研究應該多元並存,共同發展。地震研究概莫能外。而目前的現狀恰是,“黨中央胡總書記號召我們自主創新,但我們在地震預測方面的一些自主創新方法,唐山地震后至今仍得不到支持。”這樣的格局應該徹底打破。要打破地震研究的派別門閥,通力合作,形成合力。地震科學的自主研究確實需要多方支持,而且是實實在在的支持。僅僅有國家領導人的空頭支票、卻無力踐行、無法踐行。確實值得我們反思。
耿慶國先生至今尚有一些美好的願望:“希望國家對防震減災要加大投入,要特別鼓勵和支持自主創新預測方法研究,要對綜合交叉學科的群體科學家正在從事的巨災和災害鏈研究給與切實的支持,以造福於祖國和人民。”“我們覺得,人民的安危重於泰山,祖國的利益高於一切,我們要很好的把臨震預報搞好。特別希望能夠在臨震預報方法的自主創新方面得到有關方面的認真支持和落實。”如此有良知、有責任感的地震學者,這樣的要求並不過分。這既體現了學者的學術自覺與學術良知,又體現了學者對人民、對國家高度負責的憂患意識。我們國家、社會理當為他們創造良好的研究條件和研究環境。
關於如何發揮科學的社會作用,已故英國著名物理學家、倫敦大學教授J.D.貝爾納指出了其問題,也提出了中肯的建議。“由於科學日益成為國家正常行使行政管理工作的一部分,科學家的獨立和批判的態度減弱了。”因而,科學家更多的會考慮問題,比如政治穩定問題,而不是科學自己的研究和創新問題。恐怕當今中國的地震科學尤其如此。更要命的在於,“由於科學家人數越來越多,大多數人也越來越明白,他們在這方面的希望是極小的。於是他們就傾向於同行政人員和職員一起,更加集中力量來改善自己的實際境遇。”這是我們“科學家”的悲哀還是科學的悲哀,抑或二者兼而有之?
馬未宇利用美國國家環境數據中心的數據,獲取了汶川大地震前後(2008年5月4日~5月13日)的增溫異常圖像。異常增溫的過程為:起始增溫——加強增溫——高峰增溫——增溫衰減——發震——再增溫——餘震。
必要性:地震造成嚴重的生命財產損失,向社會和民眾提供實用的地震預警產品,是一項最有效的防震減災措施,能滿足百姓的渴求,也是社會穩定的需要。
可行性:大地震前劇烈的地磁異常,可以被轉換作為預警信號。我們從事臨震預警產品的開發和推廣,是對解決地震工作難點的補充,業務上可配合專業機構,加大研究範圍,合作進行。
現實性:地震預測預報難做到的現實,使臨震預警有更重要的現實意義;作為地震企業家,與地震科學家結合,以實用新型產品,從事臨震預警事業,是我們對社會應盡的義務和職責。
開發民用實用型的地磁感應預警裝置,在地震前10多分鐘到更多的幾個小時這樣關鍵的時間,讓百姓對可能發生的自然災害有警惕,做到能像從烏雲雷聲知下雨,聽煙霧警報防火災那樣了解自然現象,防範自然災害時,防震減災將大為進步。
我們要明確,地震預測是科學家和專業研究者基於地震史和科學數據做判斷的工作任務,地震預報是政府主管部門和地震專業機構的權力職責。我們倡導的地震預警工作,要讓普通民眾加強防震意識,了解正確的地震知識,在這個基礎上,以有效的地震預警工具,做好對地震災害的自我防範。
我們以科學求實態度,引用先進理論和技術,以科技創新,開發和推廣對老百姓有實際幫助的地震預警工具。我們從事的是與地震預報預測不同概念和定義的臨震預警工作, 不去糾纏也不陷入“地震能否被預測或預報”在理論上的無謂紛爭。我們工作的目的, 是向社會提供實用可靠,有效的防震預警產品,為下一場可能發生的大地震做好準備,避免5.12災難的慘劇重演。
我們的工作, 可提高社會人群防災意識,幫助實現社會穩定。對於國家和各級政府部門切實做好防震減災工作,意義十分重大。
二、現有“地震動波預警”不足以做有效預警。
以目前世界上地震預警的現實情況看,美國,日本,以色列,墨西哥等國對地震預警採用的是使用感應地震波的“地震預警器”,其工作原理是根據不同地震波傳達速度存在差別,在地震所能波及到的地點,由儀器先探測到最先傳達的無破壞性的壓縮波(P波)發出警報,警告隨後將迅速到達的有破壞性的地震橫波剪切波等(S, L, R波)。
大地震的破壞程度,以斷層邊緣,震中及鄰近區域最為劇烈,但在震中劇震區,地震波中的不同成分,如P波和S波,L波的傳導速度間的差異非常小。利用地震波傳導差異原理的預警器,所能提供的預警時間一般僅有很有限的數秒鐘。在距離震中較遠的地區,兩個不同類型的地震波到達的時間差會長些,但一般地也只有十幾到二十秒鐘。
這種原理的預警器,在地震震中區域,感知到地震發生髮出警報時,具破壞性的地震波立即就到來,幾乎是在警報發出的同時,地震破壞就造成了。只有在距離震中較遠的地區,因為P波和S波到達的時間差相對更多些,就能多一些預警時間,但一般在距震中較遠的地區,地震強度已大為衰減,已不再對人造成嚴重威脅。
利用地震動波時間差做地震預警的裝置,由於原理上的限制,無法解決地震警報與地震破壞幾乎同步發生的問題,在實際功能上僅可屬於地震“報警器”,難以有效預警。美國日本有此類原理的實用型“預警器”, 在民間並未能被民眾接受。專業的基於此原理的日本國家地震預警系統,在2008年日本一次地震后,[自然]雜誌網站評價“日本地震預警系統再次失敗”。負責日本地震監測的日本氣象廳官員表示“這套系統的局限性我們一直說得再明白不過了”。
三、以科學求實創新精神,走臨震預警的新路
當世界上現有的所謂先進國家,利用地震波原理的預警功能不足以實現真正有效地震預警時,我們就應該從地震有關的事物運動和發展關係中找出主要矛盾和關鍵因素,以尊重事實的態度,發揮創新精神,探討研究臨震預警問題,走出一條防震抗震的新路。
首先,從與地震現象有關的各類參數分析著手,我們將各項地質變化相關的因素,如地振動、地應力、地溫、地下水位、地位移、地化學元素、地質密度、地電阻等加以分析,發現以物理學原理和事物相互聯繫運動規律,可以把以上各類參數都歸結影響地磁場參數變化;各項地震參數指標,終究都可歸結為震區地下地殼物質的化學成分,物質密度,物質受力變化速度以及溫度等運動變化,這幾類變動,無一不對地下電流和磁場產生影響。
地震即使發生在再淺表的位置,也都是地下幾千米的深處,一般地震多發生在地下幾十到上百公里地殼深處。現在地震研究和觀測手段,僅能監測到地下數百米到上千米的地質物理和化學變化指標,在更深處地震所蓄積的能量未爆發前,到地表有限距離內的地質參數可能會是安靜穩定的,這時並無特殊判斷意義;也可能參數指標已有些許異常,但不夠顯著又缺乏明確特異性,不足讓人判斷地下幾十到上百公里的震源區地震的孕育和發展。因此地震爆發前,憑藉這些參數指標,還是難以做準確的預測預報,也是難做臨震預警的原因。
從事物作用力影響的有效範圍看問題,地下磁場磁力這個物理參數,其作用影響力可以從地核一路直達地表,甚至傳達地表以上達幾個地球半徑距離的空間。地磁場參數的磁力和磁場劇烈變化,可作為在地表感應地下深處地質活動造成各種理化參數影響的反映。地磁參數既是其它地震前兆的代表,其異常變化又容易在地表上被感應探測到,因此可以是地震前理想的預警參數。這由科學理論和實踐證據的證明,可以確定地磁因素作為臨震預警的價值和意義。
臨震預警產品要實現有效防震報警的功能,首先是由研發思維和參數目標的選擇正確決定的。
1976年初(距唐山地震不到半年),唐山市地震辦公室負責人楊友宸,綜合唐山市四十多個地震台站的觀測情況,在唐山防震工作會議上作出中短期預測:唐山市方圓50km內1976年7、8月份或下半年的其他月份將有5~7級強震發生。
“1976年5月(距唐山地震三個月),楊友宸在國家地震局濟南地震工作會議上鄭重提出:唐山在近兩三個月內有可能發生強烈地震!”
“1976年7月7日(距唐山地震21天),山海關一中地震科研小組向河北省、天津市和唐山地區地震部門發出了書面預報意見:7月中下旬,渤海及其沿岸陸地有6級左右地震。
“1976年7月14日(距唐山地震14天),北京市地震隊電告國家地震局,出現七大異常。國家地震局查志遠副局長主持在唐山召開了京津唐張渤群測群防經驗交流會。唐山二中田金武鄭重發出地震警報:1976年7月底8月初,唐山地區將發生7級以上地震,有可能達到8級。趙各庄礦地震台姜義倉在唐山市地震辦公室會商會上正式提出:唐山即將發生5級以上破壞性地震。
“1976年7月16日(距唐山地震12天),樂亭紅衛中學向河北省地震局唐山監測中心台發出書面地震預報意見:7月23日前後,我區附近西南方向將有大於5級的破壞性地震發生。
“1976年7月22日(距唐山地震6天),汪成民在國家地震局局長門口糊了平生第一張大字報。一頁是地震趨勢預報:北京隊、天津隊和地球所的預報意見。另一頁是地震短臨預報:河北隊、地震地質大隊、海洋局情報所和地震測量隊的預報意見。山海關一中地震科研小組再次向河北省、天津市和唐山地區地震部門發出了書面預報意見:7月中下旬,渤海及其沿岸陸地有6級左右地震。
“1976年7月23日(距唐山地震5它),河北省地震局唐山監測中心台到樂亭紅衛中學落實異常。侯世鈞提出:這個大震最低為6.7級,最高可達7.7級!
“1976年7月24日(距唐山地震4天),通縣西集地震台廖官成預報:1976年7月27日以前,北京附近200公里範圍內要發生5級以上地震。
“1976年7月26日(距唐山地震2天),國家地震局汪成民一行15人到北京市地震隊聽取彙報。北京市地震隊提出七大異常。
“1976年7月27日10時(距唐山地震17小時),國家地震局副局長查志遠等人聽取了汪成民的彙報。副局長查志遠決定,讓汪成民明天去廊坊落實水氡。
“1976年7月27日16時(距唐山地震11小時),呂家坨礦地震辦公室趙聲和王守信向開灤礦務局地震辦電告緊急震情:第二個峰還在上升,上升……
“1976年7月27日18時(距唐山地震9小時),馬家溝礦地震台馬希融向開灤礦務局地震辦和上級作強震臨震預報:地電阻率的急劇變化,反映了地殼介質變異,由微破裂急轉大破裂,比海城7.3級還要大的地震將隨時可能發生!
上述大量資料說明:唐山地震前有關地震部門已經發現了許多異常,並且進行了多次會商。由於一次又一次的開會、研究,貽誤了時間,1976年7月28日3時42分53.8秒,唐山發生里氏7.8級特大地震,超過24萬人在地震中遇難。
臨震預警:關鍵的“提前10秒預告”
“在地震向一個地區襲來之前,哪怕能提前10秒預警,對人們完成自我保護的工作來說,都是非常重要的,而且是非常有效的。”作為經歷過多次地震的日本科學家,中村洋光很清楚地知道,地震來臨之前的幾秒鐘對於震中求生的意義。由他根據日本政府計劃參與研發的“臨震預警”系統在本次日本大地震中再次發揮了威力。
根據《百科知識》雜誌副主編張田勘的說法,日本現在應用的“臨震預警”系統,遵循的是“時間差原理”。“地震發生時,一般是破壞力較小但速度較快的地震波(簡稱P波,速度為每秒5~7公里)先活動,接著就是破壞力大但速度慢的地震波(簡稱S波,速度為每秒3~4公里)。兩種震波之間存在幾秒到幾十秒的時間差。日本研究人員正是利用這個時間差,用儀器測出P波后,迅速向外圍地區發出預警。”
本次地震中,獲知信息之後,在日本負責監控地震的主要機構——國家氣象廳,立即按照相關法律規定,把信息第一時間傳遞到警察機構、通信公司、電視媒體、海上保安廳、消防機構等部門,進一步向民宅、學校、船舶等地點傳播。“在S波來臨之前,通過各種媒介得到消息后,人們得到了幾秒到幾十秒的寶貴逃生時間。利用這幾秒、幾十秒的預警時間,人們可以通過一鍵自動裝置,暫停煤氣、電、水、核電站、化工廠等的運行,避免次生災害的發生。”一名在日本的中國留學生通過微博描述了自己在地震當天的經歷。“我們在教室上課,老師在接到信息后,立即讓我們疏散,最後把教室的電源也切斷了”。
“日本地震低死亡,很大原因是由於日本政府對防震體系的不斷完善。”華東師範大學傳播學院教授李同興認為:日本社會能夠有條不紊地緊急應對,迅速投入救災,與日本不斷追求防震技術的研究與應用,以及用包括每年多次大規模防災演習在內的種種方式持久強化民眾防災意識有著密切關係。“日本政府氣象廳的臨震預警的經驗,行政部門對待地震的科學、嚴謹的態度,對生命的尊重,對世界各國來說都是一個重要的啟示。”