地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的誤區(qū)分析與工作建議
吳立新
2008 年5 月12 日14∶28，四川省阿壩州汶川縣發(fā)生里氏7.8 級(jí)強(qiáng)烈地震(修訂后為里氏8.0級(jí))，震中位于北緯31°，東經(jīng)103.4°，震源深度為10～20 km，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)， 破壞性巨大,給人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損失。
有關(guān)此次地震前是否存在地震前兆問(wèn)題，已經(jīng)引起專(zhuān)家、百姓的廣泛關(guān)注。比如，震中附近地區(qū)數(shù)十萬(wàn)蟾蜍大規(guī)模異常行動(dòng)，地震當(dāng)日上午10 點(diǎn)開(kāi)始武漢鳥(niǎo)語(yǔ)林百鳥(niǎo)沖頂，震前半小時(shí)甘肅天水天空出現(xiàn)彩云等異�，F(xiàn)象，成為人們悲傷中廣為討論的話(huà)題。中國(guó)地震局在“大自然的警告”來(lái)臨后未能及時(shí)做出地震預(yù)報(bào)，為此受到百姓質(zhì)疑，不能不引起人們的思考。
地震是地球系統(tǒng)復(fù)雜變化過(guò)程中的一種突變現(xiàn)象，具有高度的復(fù)雜性和相當(dāng)?shù)牟淮_定性，給地震預(yù)報(bào)尤其是短臨尺度上的時(shí)間- 空間- 強(qiáng)度三要素預(yù)報(bào)帶來(lái)極大難度。自然科學(xué)規(guī)律是： 任何自然現(xiàn)象在其孕育、發(fā)展與突變過(guò)程中,必然存在這樣或那樣的異常信息，并預(yù)示突變的來(lái)臨，地震也不例外。但問(wèn)題是,震前異常信息有哪些? 如何有效地捕捉這些信息? 如何從中識(shí)別地震前兆并做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)? 這3 個(gè)問(wèn)題，既是地震科學(xué)的根本性問(wèn)題，也是地震科學(xué)長(zhǎng)期未獲突破的難題，成為“地震不可預(yù)報(bào)”論的出發(fā)點(diǎn)。
據(jù)近10 年遙感—巖石力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)積累，近年進(jìn)行斷裂活動(dòng)性及地震紅外遙感分析的體會(huì)，作者認(rèn)為，目前社會(huì)公眾及國(guó)際地震學(xué)界一般存在以下3 個(gè)誤區(qū)。
1) 認(rèn)為前兆與地震應(yīng)一一對(duì)應(yīng)
這是不正確的。所謂前兆，是某種突變現(xiàn)象發(fā)生前的一種兆示，是復(fù)雜背景場(chǎng)中的特殊信號(hào)，或強(qiáng)或弱，表現(xiàn)多樣。前兆出現(xiàn)了，突變現(xiàn)象可能發(fā)生，也可能中途改變而不發(fā)生。一方面社會(huì)公眾不能因觀察到某種前兆，就貿(mào)然預(yù)言地震一定會(huì)在某時(shí)某地發(fā)生； 另一方面，地震學(xué)界也不能因前兆與地震不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系就麻痹大意，對(duì)自身觀測(cè)到的或公眾提供的某些似非而是或似是而非的前兆信息掉以輕心，錯(cuò)過(guò)地震活動(dòng)性分析和地震預(yù)報(bào)的有利時(shí)機(jī)。因此，社會(huì)公眾要客觀地看待地震預(yù)報(bào)的難度，要實(shí)事求是，不能對(duì)地震學(xué)界過(guò)于責(zé)備；而地震學(xué)界也應(yīng)更加關(guān)注公眾自發(fā)開(kāi)展的各種地震監(jiān)測(cè)活動(dòng)，并重視來(lái)自民間的各類(lèi)前兆信息，起到群策群防的效果。
2) 陸區(qū)地震預(yù)報(bào)主要依賴(lài)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)
地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)質(zhì)上是以點(diǎn)代面，難以捕捉地震過(guò)程的場(chǎng)兆異常。我國(guó)的地震監(jiān)測(cè)尤其是陸區(qū)地震監(jiān)測(cè)也是以地震臺(tái)網(wǎng)為主，但與日本和美國(guó)加州的不同。我們的臺(tái)站密度很低，尤其在中國(guó)西部地區(qū)密度更低。如果在特定孕震區(qū)或孕震區(qū)附近沒(méi)有設(shè)立監(jiān)測(cè)臺(tái)站，或者臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)尤其是相鄰臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析不及時(shí)，就很可能捕捉不到該次地震的前兆，或者錯(cuò)失甄別該次地震前兆的機(jī)會(huì)。
3) 地震前兆分析方法比較單一
由于前兆與地震之間難以形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，且點(diǎn)線式臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并不能代表孕震場(chǎng)的面域變化，要想從單一前兆( 包括動(dòng)物異常、云異常、地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)異常、遙感異常等)出發(fā)做出正確的地震預(yù)報(bào)顯然是不科學(xué)的。需要結(jié)合地殼構(gòu)造與活動(dòng)斷裂特征, 結(jié)合地震前兆的復(fù)雜性和多樣性，結(jié)合小震與大震之間的關(guān)系等，綜合分析同一地震的不同前兆信息之間，以及同一地區(qū)不同次地震的前兆信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)行多兆信息復(fù)合和時(shí)空過(guò)程分析，方可做出比較可靠的地震預(yù)報(bào)。這就需要加強(qiáng)地震前兆機(jī)理、前兆規(guī)律及前兆關(guān)聯(lián)性的科學(xué)研究與攻關(guān)。
綜上可見(jiàn)，在當(dāng)前人類(lèi)對(duì)地球的認(rèn)知能力和地震科學(xué)發(fā)展水平下，要做出準(zhǔn)確的地震預(yù)報(bào)依然是十分困難的。但是,隨著人類(lèi)認(rèn)知地球能力的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，較可靠的地震預(yù)報(bào)并非不可能，地震科學(xué)研究任重而道遠(yuǎn)。根據(jù)個(gè)人認(rèn)識(shí)，對(duì)我國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作提出兩條建議供學(xué)界參考。
重視衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的快速處理與分析
我國(guó)雖然已有若干單位和研究小組開(kāi)展了地震遙感監(jiān)測(cè)工作，但成效并不理想, 這其中既有遙感分辨率與數(shù)據(jù)精度的原因，也有數(shù)據(jù)處理速度與分析技術(shù)的原因。中國(guó)要盡快組建一支高水平、高素質(zhì)的地震遙感監(jiān)測(cè)國(guó)家隊(duì)，構(gòu)建通暢的遙感數(shù)據(jù)獲取通道( 例如自主發(fā)射地震遙感專(zhuān)用小衛(wèi)星， 或在其他衛(wèi)星與小衛(wèi)星系統(tǒng)中搭載多種地震遙感儀器)，配置一流的遙感數(shù)據(jù)處理設(shè)備與分析軟件， 開(kāi)發(fā)天地一體化信息融合軟件與前兆分析系統(tǒng)，組織工作人員不分晝夜地連續(xù)巡視我國(guó)大陸和海區(qū)的衛(wèi)星遙感影像, 并快速分析、提取和識(shí)別紅外、InSAR、多光譜、云圖等遙感異常, 區(qū)分可疑靶區(qū), 指導(dǎo)靶區(qū)及其周邊的常規(guī)地震臺(tái)網(wǎng)，并及時(shí)加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)。相應(yīng)地, 靶區(qū)及其周邊常規(guī)地震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果也要及時(shí)反饋給地震遙感監(jiān)測(cè)人員，使其更有針對(duì)性地開(kāi)展下一步的遙感監(jiān)測(cè)與分析工作， 進(jìn)而形成一種新型的天上巡視-—地上監(jiān)測(cè)相結(jié)合的地震立體監(jiān)測(cè)模式和互動(dòng)互檢機(jī)制。
建立地震數(shù)據(jù)共享機(jī)制和地震信息匯合機(jī)構(gòu)
建立一種開(kāi)放的地震數(shù)據(jù)共享機(jī)制和地震信息匯合機(jī)構(gòu), 在該機(jī)構(gòu)中設(shè)立對(duì)全體科技界開(kāi)放的數(shù)據(jù)中心和對(duì)全體公民開(kāi)放的信息中心。一方面, 來(lái)自衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)和常規(guī)地震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以在該數(shù)據(jù)中心進(jìn)行快速處理和融合，感興趣的相關(guān)科技人員( 不僅限于地震界內(nèi)部) 可以無(wú)障礙地從該數(shù)據(jù)中心迅速獲取所需地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以便參與地震科學(xué)研究、促進(jìn)地震預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)步。另一方面, 不同領(lǐng)域的專(zhuān)家乃至普通百姓, 能夠在第一時(shí)間將自己觀測(cè)到的地震前兆( 哪怕是自認(rèn)為的) 便捷地發(fā)送到該信息中心，信息中心即可在第一時(shí)間對(duì)來(lái)自各方的前兆信息迅速進(jìn)行甄別，進(jìn)而促進(jìn)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作和地震科學(xué)研究的健康、可持續(xù)發(fā)展。
當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),，不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新方法為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供了有力武器，國(guó)際對(duì)地觀測(cè)集成系統(tǒng)(GEOSS) 的構(gòu)建為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供了新的機(jī)遇。期待地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，走出困境，早日實(shí)現(xiàn)中國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)理論與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展！
有關(guān)此次地震前是否存在地震前兆問(wèn)題，已經(jīng)引起專(zhuān)家、百姓的廣泛關(guān)注。比如，震中附近地區(qū)數(shù)十萬(wàn)蟾蜍大規(guī)模異常行動(dòng)，地震當(dāng)日上午10 點(diǎn)開(kāi)始武漢鳥(niǎo)語(yǔ)林百鳥(niǎo)沖頂，震前半小時(shí)甘肅天水天空出現(xiàn)彩云等異�，F(xiàn)象，成為人們悲傷中廣為討論的話(huà)題。中國(guó)地震局在“大自然的警告”來(lái)臨后未能及時(shí)做出地震預(yù)報(bào)，為此受到百姓質(zhì)疑，不能不引起人們的思考。
地震是地球系統(tǒng)復(fù)雜變化過(guò)程中的一種突變現(xiàn)象，具有高度的復(fù)雜性和相當(dāng)?shù)牟淮_定性，給地震預(yù)報(bào)尤其是短臨尺度上的時(shí)間- 空間- 強(qiáng)度三要素預(yù)報(bào)帶來(lái)極大難度。自然科學(xué)規(guī)律是： 任何自然現(xiàn)象在其孕育、發(fā)展與突變過(guò)程中,必然存在這樣或那樣的異常信息，并預(yù)示突變的來(lái)臨，地震也不例外。但問(wèn)題是,震前異常信息有哪些? 如何有效地捕捉這些信息? 如何從中識(shí)別地震前兆并做出準(zhǔn)確預(yù)報(bào)? 這3 個(gè)問(wèn)題，既是地震科學(xué)的根本性問(wèn)題，也是地震科學(xué)長(zhǎng)期未獲突破的難題，成為“地震不可預(yù)報(bào)”論的出發(fā)點(diǎn)。
據(jù)近10 年遙感—巖石力學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)積累，近年進(jìn)行斷裂活動(dòng)性及地震紅外遙感分析的體會(huì)，作者認(rèn)為，目前社會(huì)公眾及國(guó)際地震學(xué)界一般存在以下3 個(gè)誤區(qū)。
1) 認(rèn)為前兆與地震應(yīng)一一對(duì)應(yīng)
這是不正確的。所謂前兆，是某種突變現(xiàn)象發(fā)生前的一種兆示，是復(fù)雜背景場(chǎng)中的特殊信號(hào)，或強(qiáng)或弱，表現(xiàn)多樣。前兆出現(xiàn)了，突變現(xiàn)象可能發(fā)生，也可能中途改變而不發(fā)生。一方面社會(huì)公眾不能因觀察到某種前兆，就貿(mào)然預(yù)言地震一定會(huì)在某時(shí)某地發(fā)生； 另一方面，地震學(xué)界也不能因前兆與地震不存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系就麻痹大意，對(duì)自身觀測(cè)到的或公眾提供的某些似非而是或似是而非的前兆信息掉以輕心，錯(cuò)過(guò)地震活動(dòng)性分析和地震預(yù)報(bào)的有利時(shí)機(jī)。因此，社會(huì)公眾要客觀地看待地震預(yù)報(bào)的難度，要實(shí)事求是，不能對(duì)地震學(xué)界過(guò)于責(zé)備；而地震學(xué)界也應(yīng)更加關(guān)注公眾自發(fā)開(kāi)展的各種地震監(jiān)測(cè)活動(dòng)，并重視來(lái)自民間的各類(lèi)前兆信息，起到群策群防的效果。
2) 陸區(qū)地震預(yù)報(bào)主要依賴(lài)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)
地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)實(shí)質(zhì)上是以點(diǎn)代面，難以捕捉地震過(guò)程的場(chǎng)兆異常。我國(guó)的地震監(jiān)測(cè)尤其是陸區(qū)地震監(jiān)測(cè)也是以地震臺(tái)網(wǎng)為主，但與日本和美國(guó)加州的不同。我們的臺(tái)站密度很低，尤其在中國(guó)西部地區(qū)密度更低。如果在特定孕震區(qū)或孕震區(qū)附近沒(méi)有設(shè)立監(jiān)測(cè)臺(tái)站，或者臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)尤其是相鄰臺(tái)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析不及時(shí)，就很可能捕捉不到該次地震的前兆，或者錯(cuò)失甄別該次地震前兆的機(jī)會(huì)。
3) 地震前兆分析方法比較單一
由于前兆與地震之間難以形成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，且點(diǎn)線式臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并不能代表孕震場(chǎng)的面域變化，要想從單一前兆( 包括動(dòng)物異常、云異常、地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)異常、遙感異常等)出發(fā)做出正確的地震預(yù)報(bào)顯然是不科學(xué)的。需要結(jié)合地殼構(gòu)造與活動(dòng)斷裂特征, 結(jié)合地震前兆的復(fù)雜性和多樣性，結(jié)合小震與大震之間的關(guān)系等，綜合分析同一地震的不同前兆信息之間，以及同一地區(qū)不同次地震的前兆信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)行多兆信息復(fù)合和時(shí)空過(guò)程分析，方可做出比較可靠的地震預(yù)報(bào)。這就需要加強(qiáng)地震前兆機(jī)理、前兆規(guī)律及前兆關(guān)聯(lián)性的科學(xué)研究與攻關(guān)。
綜上可見(jiàn)，在當(dāng)前人類(lèi)對(duì)地球的認(rèn)知能力和地震科學(xué)發(fā)展水平下，要做出準(zhǔn)確的地震預(yù)報(bào)依然是十分困難的。但是,隨著人類(lèi)認(rèn)知地球能力的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，較可靠的地震預(yù)報(bào)并非不可能，地震科學(xué)研究任重而道遠(yuǎn)。根據(jù)個(gè)人認(rèn)識(shí)，對(duì)我國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作提出兩條建議供學(xué)界參考。
重視衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)數(shù)據(jù)的快速處理與分析
我國(guó)雖然已有若干單位和研究小組開(kāi)展了地震遙感監(jiān)測(cè)工作，但成效并不理想, 這其中既有遙感分辨率與數(shù)據(jù)精度的原因，也有數(shù)據(jù)處理速度與分析技術(shù)的原因。中國(guó)要盡快組建一支高水平、高素質(zhì)的地震遙感監(jiān)測(cè)國(guó)家隊(duì)，構(gòu)建通暢的遙感數(shù)據(jù)獲取通道( 例如自主發(fā)射地震遙感專(zhuān)用小衛(wèi)星， 或在其他衛(wèi)星與小衛(wèi)星系統(tǒng)中搭載多種地震遙感儀器)，配置一流的遙感數(shù)據(jù)處理設(shè)備與分析軟件， 開(kāi)發(fā)天地一體化信息融合軟件與前兆分析系統(tǒng)，組織工作人員不分晝夜地連續(xù)巡視我國(guó)大陸和海區(qū)的衛(wèi)星遙感影像, 并快速分析、提取和識(shí)別紅外、InSAR、多光譜、云圖等遙感異常, 區(qū)分可疑靶區(qū), 指導(dǎo)靶區(qū)及其周邊的常規(guī)地震臺(tái)網(wǎng)，并及時(shí)加強(qiáng)日常監(jiān)測(cè)。相應(yīng)地, 靶區(qū)及其周邊常規(guī)地震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果也要及時(shí)反饋給地震遙感監(jiān)測(cè)人員，使其更有針對(duì)性地開(kāi)展下一步的遙感監(jiān)測(cè)與分析工作， 進(jìn)而形成一種新型的天上巡視-—地上監(jiān)測(cè)相結(jié)合的地震立體監(jiān)測(cè)模式和互動(dòng)互檢機(jī)制。
建立地震數(shù)據(jù)共享機(jī)制和地震信息匯合機(jī)構(gòu)
建立一種開(kāi)放的地震數(shù)據(jù)共享機(jī)制和地震信息匯合機(jī)構(gòu), 在該機(jī)構(gòu)中設(shè)立對(duì)全體科技界開(kāi)放的數(shù)據(jù)中心和對(duì)全體公民開(kāi)放的信息中心。一方面, 來(lái)自衛(wèi)星對(duì)地觀測(cè)和常規(guī)地震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以在該數(shù)據(jù)中心進(jìn)行快速處理和融合，感興趣的相關(guān)科技人員( 不僅限于地震界內(nèi)部) 可以無(wú)障礙地從該數(shù)據(jù)中心迅速獲取所需地震數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,以便參與地震科學(xué)研究、促進(jìn)地震預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)步。另一方面, 不同領(lǐng)域的專(zhuān)家乃至普通百姓, 能夠在第一時(shí)間將自己觀測(cè)到的地震前兆( 哪怕是自認(rèn)為的) 便捷地發(fā)送到該信息中心，信息中心即可在第一時(shí)間對(duì)來(lái)自各方的前兆信息迅速進(jìn)行甄別，進(jìn)而促進(jìn)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作和地震科學(xué)研究的健康、可持續(xù)發(fā)展。
當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),，不斷涌現(xiàn)的新技術(shù)、新方法為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供了有力武器，國(guó)際對(duì)地觀測(cè)集成系統(tǒng)(GEOSS) 的構(gòu)建為地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)提供了新的機(jī)遇。期待地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，走出困境，早日實(shí)現(xiàn)中國(guó)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)理論與技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展！