今年《地震》杂志第一期的专业文章。想了解唐山地震预报背景,绝对值得一读


所有跟贴·加跟贴·新语丝读书论坛

送交者: Amsel 于 2008-06-06, 13:17:03:

地震前兆的复杂性及地震预报、预警、预防综合决策问题的讨论———浅释唐山、海城、松潘、丽江等大地震的经验教训 

地震 2008 第28 卷 第1 期

罗灼礼,王伟君(中国地震局地震预测研究所, 北京 100036)

作者简介: 罗灼礼(19412) , 广东大埔人, 研究员, 1997 年博士生导师, 主要人事地震学、地震预报等研究。

摘要:唐山地震、海城地震、松潘地震和丽江地震等大地震的
观测与预报实践,在科学上提出许多问题,但最重要的是地震
前兆复杂性的理解和认识问题。从上述大地震的重要观测资料
中,得到对大地震的短临前兆复杂性及其表现形式的新理解,
认为:短临前兆异常不同于趋势异常,异常现象的突发性、差
异性、特殊的无序和不稳定性,不可重复性是其主要特征。其
“场,源”关系,也不同于一般概念的“场,源”关系,它具有“
混沌”性能。前兆异常复杂性产生的根源不仅是因为孕震系统
是复杂的系统,更为重要的是,当系统进入非弹性应变阶段后
,受到非线性动力学一般原理所支配。因此地震及其前兆现象
似乎是不可能在纯力学的基础上加以探索研究的,准确地说,
它们应该视为在远离平衡的条件下起作用的非线性动力学体系
一般性问题的组成部分。块、带、源、兆整体协同分析和长(
期),中(期)、短(期)、临震预报相结合的渐进式地震预报思路
,是地震预报成功与失败的实践经验总结。只有在整体上,从
时间、空间结构统一性上进行综合分析研究,才有可能抓住地
震及其前兆复杂性问题的本质。该文还讨论了地震及其预报对
社会的影响,和地震预报需要面对的社会问题,以及制约、影
响地震预报和预警的因素。文中认为与其它自然灾害相比,地
震预报和灾害预警的难度更大,每一步骤的决策,无论是警报
发布、级别调整、警报的解除都包含了许多不确定性和风险。
实践经验证明:政府对地震预报、预警、预防的综合决策是有
效减轻地震灾害和风险的关键。

引言

“查了县志,在这里一千二百年以前,已有过大地震,我们的
祖先只给我们留下了记录,没有留下经验。这次地震付出了很
大代价,这些代价不能白费!我们还可以只留下记录吗?不能!
必须从中取得经验。⋯⋯这次地震给予我们很多观察地震的条
件,要很好地利用这样的条件⋯⋯”(1966年3月9日周恩来总理
在邢台抗震指挥部作的指示)。

1地震前兆复杂性问题的讨论

唐山、海城、松潘等大地震的观测与预报实践,在科学上提出
许许多多问题,但最重要的是地震前兆复杂性的理解和认识问
题。

地震趋势性异常与产生微破裂有关的岩石非弹性膨胀效应有关
,而短临异常与粘滑之前的断层预滑和断裂加速扩展有关。这
个物理机制的认识,较好地解释了具体观测站、点不同变量的
趋势性异常和短临异常的具体特征,但是还不足以解释这两类
异常在时间和空间结构上的整体特征,尤其是对短临前兆异常
复杂性的解释。

大震孕育过程所伴随的地震活动和前兆异常现象的复杂性,与
自然界许多现象(如热对流等)类似:复杂过程一定伴随着空间上
的不均匀性和随时间变化的复杂性。像热对流本纳德(Benard)
六角形水花的形成那样,复杂的大震孕育体系在一定条件下(
大震孕育过程进入非弹性应变阶段)各变量显现协同、有规律
变化,如地震活动空区、条带等;各台、点前兆观测变量同步
性变化,呈现具有时间节奏(律)、空间有序的自组织结构,可
称为地震趋势异常;当超过另一个临界值时,将出现新的强有
力随机性表现形式:空间结构变得模模糊糊,各变量不规则地
随时间变化为特征的动态,系统可由一个相同步的状态被转换
到一个以相同步显著破坏为特征的混沌状态(如同湍流的前兆)
,空间上每一点、每一时刻各变量的变化都不相同,此起彼伏
,而且在某些时段,某些区域处于以“平静”为特征的状态,大
地震前所观测到的大范围短期、临震前兆异常现象及其特点:
异常在时间、空间分布不均匀性,震中区的突发性异常,开始
相对平静,临震时才猛增,外围前兆性震群和前震(如果有)等
现象的时间、空间分布,与随机性为主的混沌状态是相仿的。
而且,由于系统处在临界失稳状态,这时候触发因素起重要作
用,将引发大地震发生,使系统进入应变能释放和衰减的新状
态。

类似材料的变形、疲劳、破坏,地震是地壳介质变形后的断裂
、破坏。非平衡对材料科学干预的最引人注目之处,大概在材
料的破坏方面。如像塑性、变形、疲劳这样一些现象由缺陷引
起的,它产生于应力的作用和随之而来的放大和位移,形成破
裂的先兆结构。在受外部约束(应力)的体系中损伤和位错形成
,及其相互作用,将导致体系内部(变形)不稳定性,以及物质(
包括流体)运移及缺陷(裂纹)密度分布的空间结构。当应力增加
时,最初的静态位错及其它缺陷变得越来越大的易变性,它们
在体系中的运动便产生数量越来越大的热能,这又反过来增加
了缺陷(裂纹)总数。这样一来,就面临一种具有正反馈的失稳
机制,它与变形诱发的冷却的稳定效应相对抗。这两种机制在
某临界点达到相互平衡,该临界点可作为弹性与塑性变形的边
界。可以预料,驱动体系离开平衡态的外部约束条件———
应力在临界情况下的阈值确定了新状态的分支点。

唐山地震(1976年7月28日,7.8级)、海城地震(1975年2月4日,
7.3级)、松潘地震(1976年8月16日,7.2级)、丽江地震(1996年2
月3日,7.0级)等大震前后所观测到大量的多学科、多层次异
常现象,不仅为地震科学和地震预报研究提供了几代人难得的
丰富经验和重大科学价值的观测资料,而且为非线性科学在大
规模介质变形、断裂、破坏的应用方面,提供了宝贵的例证。

“像塑性及弯曲性这样具有实用价值和重要意义的力学现象似
乎是不可能在纯力学的基础上加以探索研究的,准确地说,它
们应该视为在远离平衡的条件下起作用的非线性动力学体系一
般性问题的组成部分。我们确信,这种认识本身就构成了材料
科学领域内一个重要的突破点”[1]。对地震及其前兆异常的观
测和探索研究也应持这种认识和思路。

1.1前兆异常复杂性的实质

前兆异常的复杂性实质问题是空间结构、时间进程的复杂性的
表现。块、带、源、兆整体协同分析和长、中、短、临过程相
结合的渐进式地震预报思路,就是这些地震预报成功与失败的
实践经验总结。只有整体上,从时间、空间结构统一性上进行
综合分析研究,才有可能抓住地震及其前兆复杂性问题的本质

海城地震,其预报成功是由于1973年9月以来的金县短水准异
常以及小地震群、前震活动、水氡、宏观等突发性异常的相继
出现,此起彼伏和发展,使地震发生的危险时间和可能地点逐
步“缩小”,特别是前震的发生和正确地判断为最后确定发震时
间和地点起了关键的作用[2]。

唐山地震,“全国地震趋势会商会”有中期预测判断,得出的结
论是:京津唐渤张地区1976年内仍然存在发生5~6级地震的可
能,唐山与朝阳之间、京津之间两个地区尤应注意[3]。但由
于大震之前,1976年5月以后,震中及其附近地区处于相对“平
静”状态,各种各样的突发性异常出现晚,又无前震活动,对
震情的认识不一,没有始终如一坚持全国地震趋势会商会的结
论,及时对短临异常做出切合实际的判断,因此未做出短临预
报。究其科学上的原因,关键问题就是缺少大地震预报实践的
震例,对地震前兆的复杂性认识不足,未能从时间、空间结构
的统一性,从整体观念来把握短临异常。

松潘地震,“全国地震趋势会商会议”肯定了川、青、甘交界地
区,特别是松潘、茂汶,在1976年可能发生6级或6级以上地震
的趋势预报意见,并列为全国第三个重点危险地区。虽然,大
震之前震中区也处于相对“平静”状态,无前震活动,但外围地
区(100~300km)各种各样的突发性异常,几起几落,由于吸取
了海城地震、唐山地震等大震的经验教训,没有去等待前震序
列的发生,在大震前四天(8月12凌晨)做出了临震判断[4]。

1.2“地震预报”的含义

“地震预报”的确切含义是什么?1977年7月26~29日,联合国教
科文组织(UNESCO)在巴黎召开了一次专家预备会议,对“地
震预报”这一名词做了这样的定义:“地震预报是确定的而不是
统计的考虑提出未来将要发生地震的可能性”。认为一次地震
预报通常应包括表明在预料中的地震的地点、时间和震级以及
它对地面可能产生的影响。根据时间的长短,可以把地震预报
分为几类:①长期预报,一般指几年或几十年;②中期预报,时
间以数月计(我国为数月至几年);③短期预报,时间指数周以内
(我国为数天至数月);④临震预报,时间指为数天或数小时之内
(我国为数天内,1988年《发布地震预报的规定》)。

并且认为这样划分的意义是:长期预报可以使预料中的地区采
取适当的措施(如加固现有的房屋,采取有计划的抗震防震措
施)。短期和临震预报对减少生命财产损失,对应急、救灾及
震后恢复都是有价值的。同时认为进一步区分“预报”和“警报”
也是有意义的。“预报”的严格意义是基于科学的观测和推理,
认为可能将发生一次未来地震而提出的报告;而一次“警报”是
通知,包括可能的影响和预示,要求被通知的地区采取相应的
措施。因而“预报”常是由地震部门提出,而“警报”意味应由政
府部门发布。

我国归纳总结的渐进式地震预报思路的基本含意是,把地震孕
育过程(对大震),分长期、中期、短期、临震等四个阶段,再
加上首次强震发生后的震后阶段,一共是五个阶段,以此作为
预报工作的分段程序。在每个阶段各解决不同的预报问题,或
不同程度地解决地震三要素的预报问题,采取由粗到细,由远
而近,由多点到单点,逐渐地达到地震三要素的临震预报。

1.3长、中、短、临预报相结合是地震预报重要技术途径

从唐山地震、海城地震、龙陵地震、松潘地震、丽江地震等大
震震例,揭示了大地震孕育过程,如果认定在一定条件下(大
震孕育过程进入非弹性应变阶段),各变量显现协同、有规律
变化,如地震空区、条带等;各台、点前兆观测变量同步性变
化,呈现具有时间节奏(律),空间有序的自组织结构时,可称
为地震中期孕育阶段的趋势异常。那么,唐山7.8级地震至少
从1970年开始就进入中期孕育阶段[3];海城7.3级地震、松潘7.2
级地震、龙陵7.4级地震从1973年就开始就进入中期孕育阶段[
2],[4],[5]。短期阶段:唐山地震从1976年5月开始进入;龙陵
地震、松潘地震从1976年3月开始进入[5],[4];海城地震从197
4年11月开始进入[2]。震级越大,中期孕育阶段的时间越长,

趋势异常的范围越大;而短期临震阶段异常时间似乎与震级无
关,但异常的范围与震级有关:震级越大,突发性异常的范围
越大,震后效应范围越大。

因此,地震长、中、短、临预报相结合,主要是从大地震孕育
过程来考虑的。如果5级、6级地震也有孕育过程,其时间尺度
和孕育范围一定不能与大地震相比,从前兆异常考虑其孕育过
程,5~6级地震可能一年内就完成了其中、短、临孕育过程。

唐山地震、海城地震、松潘地震等的预测预报经验教训之一是
,长、中、短、临预报应相结合。异常,特别是短期临震异常
,往往具有不确定性和特殊无序性,大地震的预报应根据长时
间、大范围、多项目的资料进行综合判断。发展综合预报研究
,建立、健全综合分析预报系统是解决预报问题的有效途径。

唐山地震预测工作的另一经验教训是,震级判断与实际发生的
震级相差太远。如果说震前在地区上从大的方面看还有所估计
的话,在震级上,可以说是完全出乎意料之外。原因是:

1.3.1关于长期预测思路

震前的地震地质工作没有指出唐山这个地区可能发生7级以上
地震;历史地震资料的分析也受历史地震活动框框影响:虽然京
津唐渤张地区历史上发生过多次7级以上地震,甚至8级大震,
但渤海7.4级地震、海城7.3级地震不久,人们往往受平均复发
周期观念的影响,总以为很快再次发生强震可能性很小。因此
也未指出发生强震、大震这种可能性。

地震中、短、临过程的预测有复杂性问题,长期预测同样是复
杂问题。一个真实的系统,不会在时间的进程中永久保持单一
状态。强震发生的周期性、重复性,计算平均复发周期,划分
平静期、活跃期,一直是我国对地震大形势预测的主要做法。
在某些地区,某些时期或许是有效的,如20世纪我国大陆7级
强震可划分为5个活跃期、5个平静期,表现出平均20年为一轮
回周期性,呈现反常稳定的、间歇活动状态,遇到了相对来说
可预报的地震大形势。但是我国大陆强震发生系统,受到更大
系统的约束和板块边界力作用,保持在远离力学平衡状态,因
此一个区域的长期强震活动不是周期性的(即使有,也是短暂
的),而是不稳定的,而且其状态会转变。间歇活动现象也是
通向混沌性能的“桥梁”。长期强震发生,其累积频度随时间变
化更符合指数关系,而非周期性的。

1.3.2关于中短期预测、判断

对于唐山附近地区已经出现的一系列中期孕育阶段的趋势异常

,震前缺乏认识,对趋势异常的大转折也做了错误的判断:197
4年前本区出现的前兆趋势异常,大部分在海城7.3级地震后已
经消失(可能为状态转换的表现),认为一些趋势异常已对应了
距离唐山约350km的海城7.3级地震;有些趋势异常经落实后,
怀疑系抽水、干旱等干扰原因所致,未引起重视。因此,1976
年全国地震趋势会商会议提出:京津唐渤张地区1976年内仍然
存在发生5~6级地震的可能,唐山与朝阳之间、京津之间两个
地区尤应注意。结果将完整的过程切成几个不关联时段,大范
围的整体异常肢解成数块,分别当作已发生地震(5~6级地震)
的异常反应,而未提出强震、大震危险性。因此,当1976年4
月和林格尔发生6.3级地震和大城发生4.4级地震后,多数人就
主张近期京津唐渤张地区没有5级以上地震危险性。更未提出
强震、大震可能性。

1976年5月11~15日国家地震局在北京召开了京津唐渤张分析
预报人员震情碰头会,研究和林格尔6.3级地震和大城4.4级地
震发生后,京津唐渤张近期地震趋势。北京、河北、天津、辽
宁、山东、山西、内蒙地震局(队)、地球所、地质所、地震地
质大队、地震测量队等单位,以及机关部分处室的同志共30人
与会。对于本区今后两个月的趋势,会上经过充分讨论后,得
出了以下看法:

多数同志认为本区原有的一些异常基本对应了上述地震,如大
部分地应力台站,青光、塘沽地电,宝坻、天津水氡,红山、
沧州水准等在6.3级和4.4级地震前后,已趋于恢复。目前,在
北京地区开展的流动重、磁观测没有发现新的异常,故认为5
~6月内没有5级以上地震。

部分同志认为,在此期间发现异常的台站多数在津、唐、渤一
带,对应6.3级地震太远,对应4.4级地震震级不够,因此认为
今后两个月内还应警惕发生中等强度地震。

持以上两种观点的同志一致认为,目前尚未出现较强地震的临
震迹象,倘若近期有震,震级不会太大,约4~5级,地点要注
意渤海西部及其沿岸地区。

对于更长时间趋势问题,在这次会议仅交换了看法,未着重讨
论,留待下次会议解决。下次会议拟定秋季(8月份)召开,会
议讨论的中心问题是:海城7.3级与和林格尔6.3级地震后,京、
津、唐、渤、张地区地震形势是否有变化?今后一、二年内的
地震趋势如何?

6月7日国家地震局以(76)震分字第001号文,把5月份震情碰头
会的结果和为下次趋势会商会准备工作要求,下发给京津唐渤
张地区的省市地震局,办,队和直属所、队以及有关协作单位
(海洋局情报所、中科院天文台、北京大学、南开大学)。

1.3.3关于短期、临震预测

在唐山大震前(1976年5、6、7月),京津唐渤张地区不少地震
台站和群测点,观测到不同程度的前兆异常;5月开始,唐山和
天津台站的地下水位、地电阻率加速下降,此后各种各样短期
突发性异常逐渐增多,临震前一、二天京津唐渤地区出现大量
的明显的地下水、动物习性异常,以及声、光、电等宏观异常
现象。应当说,6、7月已模糊地觉察有情况,但又看不准:对
地震异常与非地震异常、前兆与后效、异常与干扰等等分辩不
清,看法不一;适应震情需要的措施未能及时落实,对异常深
入研究、核实、讨论不够,大量宏观异常现象未及时汇集起来
,对临震异常现象掌握不多,标志把握不准,缺乏不同大震临
震类型的经验,尤其是像唐山大震如此长的趋势异常(至少6年
以上),如此多样复杂的短期、临震异常,是前所未见的。我
们的确缺乏大震复杂过程的经验。1976年6、7月份,京津唐及
外围地区陆续出现了一些突发性异常。许多单位多次派人去现
场调查情况,核实异常。除去现场加强工作外,有关单位频繁
会商,对1976年下半年的地震趋势都在不同程度上做了有震的
估计,7月上、中旬有六个地震专业单位和八个群众测报点向
国家地震局提出了不同程度的预报意见。

当时京津唐渤张地区有11个省市地震专业单位和直属所、队以
及4个协作单位,73个专业地震台站(含新建19个台),群众测
报组2000余个,仅唐山地区骨干群众测报点85个,一般测报点
508个,观测哨5552个。虽然发现和上报异常的台站和测报点
占小部分,但这在以往是不多见的。这些预报意见,对震级有
多大,以及何时、何处发震看法不一。预报的地区分散,京西
北、京津之间、津唐渤都被提到;震级一般估计在4~5级或5级
左右;时间则更不确定。

唐山地震,是有前兆的。大震前后地震活动、地下水水位和化
学组分、地形变、地电、地磁、重力、等多种项目观测到了中
、短、临和震后变化。各阶段的异常此起彼伏、错综复杂,震
后逐渐恢复或趋于平稳,为大地震的预报研究提供了一次较完
整的前兆观测资料。使人们清醒地认识到唐山地震前兆现象的
复杂性和地震预报的难度及其在科学技术上的重大价值。因此
,认真总结唐山地震的经验教训,从中探索地震孕育、发生、
发展的规律,寻找有效的地震预报思路、途径,是每个地震工
作者的强烈愿望和责任。

复杂过程的本质特征之一是,系统能够实现不同状态的转变:
在弹性应变阶段地震活动表现为随机泊松过程;进入非弹性应
变阶段后,系统地震活动在时间、空间结构表现自组织的有序
特点;到新的临界点后,系统转变为混沌状态(不稳定的确定性

随机过程是一种特殊的无序状态),不可逆转地使系统推向失
稳状态(大震),然后系统进入渐近稳定状态(地震活动衰减)。
如果地震视为地壳应变能的快速释放或断裂的快速扩展,那么
前兆异常可视为地壳应变的缓慢变化或断裂(或裂隙发展)的缓
慢扩展引发的各变量异常变化,因此前兆异常时间、空间结构
也可能会有类似地震活动的表现,也会随着系统应力、应变增
加实现不同状态的转变。

1.4块、带、源、兆协同分析预报是地震预报的关键

从时间、空间结构的统一性来探索研究地震前兆,从块、带、
源、兆协同分析预报这样的思路,从整体上抓住地震前兆的复
杂性本质,将地震预报放到坚实的科学基础之上。特别是对短
临前兆复杂性的正确理解,是地震预报的关键。

1.4.1大地震的短临前兆复杂性的新理解

在地震的预测预报实践中,最重要的经验教训是如何认识地震
前兆的复杂性。从唐山地震、海城地震、松潘地震等大地震重
要观测资料中,可以得到对大地震的短临前兆复杂性及其表现
形式的新理解。

短临前兆异常不同于趋势异常,它具有“混沌”性能(另见专文
论证)。异常现象的突发性、差异性、特殊的无序和不稳定性
,不可重复性是其主要特征。

短临前兆现象具有不规则性或不可预言性,各变量在空间上每
个点随时间的变化都不同:部分地点变化剧烈,部分地点变化
小,甚至不变化或处于平静状态。短临突发性异常看起来完全
是随机性的(实际具有细微的组织结构),我们不能预言下一次
变化是在什么时间、什么地点出现,但这种类似决定性混沌的
特性,是系统不可逆转变的过渡状态表现,它预示新的状态(
大震)即将来临。

因此短临前兆异常表现形式是多种多样的,不同地点的异常变
化都有大的差异,有异常点像星星那样不均匀地分布在大范围
无异常的背景中。即使在震后进行短临前兆异常的调查核实,
要发现和确认异常现象的机会也不是很多的,更不是处处、时
时都有。

如唐山地震前,京津唐地区地下水观测网有460口井,大部分
为民用浅井(属群众测报点,每日观测1~2次,干扰因素多)。
承压水井有31个(包含辽宁省盘山、岫岩2个井)。据震后的调
查总结,部分浅井在临震前1~2天、几小时至几分钟有明显异
常。31个承压水井中14个井有趋势异常(津──唐之间18个井中

9个井有异常),22口井有短期异常(津──唐之间18个井中17个
井有异常),23个井有临震异常(津──唐之间18个井中16个井
有异常);震后调查得到的华北地区大量地下水、油、气等的临
震异常点(水位升降、井水自流、发浑、变色、变味、翻花冒
泡、水温变化等),大多数是观测网外的水井、油井等。仅唐
山地区各县及京、津和辽宁省部分县的震后调查,地下水临震
异常现象有868起,动物习性异常1900多起,声、光、电磁异
常现象444起⋯⋯。

又如华北地区地下水氡观测网有105个观测点,65个观测点质
量较好。其中距唐山200km内京津唐地区有19个观测点,有趋
势异常的11个观测点(京津唐地区有10个),短期异常17个观测
点(京津唐地区有14个),临震异常有12个观测点(京津唐地区有
7个)。

再如地电阻率观测,京津唐地区有16个台。距唐山150km内有
11个台,其中有中期趋势异常和短期异常的7个台,有临震突
变异常的6个台。

虽然中期趋势异常和短期异常在震中及其附近地区较集中和明
显分布,但不是在震中区及其外围地区每个地方都可观测到异
常现象。有异常变化只是部分地区(点),多数地方观测不到异
常或许就是没有异常变化。

1.4.2短期、临震异常现象的“场、源”关系

其“场、源”关系,决不同于一般概念的“场、源”关系,尤其是
地震短期临震突发性异常特别复杂,即便在近震中的相邻两个
点的观测结果,都可能会有大的差异,甚至观测不到异常现象
。至于地震前兆易于在某些“敏感点”或“穴位”进行观测的看法
,情况是有的,但其物理实质、内容还不清楚。

因此,地震前兆的观测是既费时、费力、又费钱,而且与地震
无关的“干扰”变化和“地震前兆”异常的表现形式往往相似,有
些“干扰”原因可以查明,但原因不明的占多数。震前要明确区
分、判断异常现象是地震前兆还是“干扰”是很不容易的。

由于具有“混沌”性现象对初始条件的敏感性和状态的不稳定性
,不同地震的短临前兆异常现象表现,也一定会有差别。唐山
地震、海城地震、松潘地震等压(张)扭型破裂地震,虽然都有
大量的突发性异常现象,但由于构造背景条件,应变积累条件
不同,短临突发性前兆异常在时间、空间上具体表现形式都不
一样。因此,类似海城地震前震序列不可能是共同的标志。

对有明显短临前兆异常现象的地震,较好的预测思路是,从整
体上来分辩、认识异常现象,并与中期趋势异常结合起来判断
地震短临前兆异常和地震三要素。

而对于张(脆)性破裂类型的地震,短临突发性前兆异常现象可
能出现的很少、很不明显。例如1996年2月3日云南省丽江7.0
级大震。这是发生在丽江断陷盆地的张性破裂型的地震。震前
,没有收到一例地下水等宏观异常现象的报告。尽管从1993起
丽江有28个观测点(水位、水温等),丽江地震局从1993年7月1
日起开始观测的甘泉(在震中区)的水氡、水温、流量,也未观
测到趋势异常和短临突发性异常现象。震后调查,震中及其附
近地区,只有极小量的地下水等宏观异常现象(地下水异常3例
,牛习性异常3例,马习性异常2例)[6]。正断层、富含水、应
力腐蚀和破裂强度低可能是异常现象不明显的原因。

结果是,有异常反映的观测项目主要分布在301~400km范围
内(是否为丽江地震前兆异常,值得进一步研究),而震中及其
附近地区异常少,特别在震前几个月至临震,有异常反映的观
测项目数量越来越少。这与唐山地震、海城地震、松潘地震等
相比,是很不同的。因此,对于类似丽江7.0级地震(张性破裂
类型)作短临预报是非常困难的。

唐山地震等震例揭示了强烈地震孕育、发生、发展过程中的复
杂性:趋势异常的复杂、多样性,主要是各变量协同发展、较
有规律变化,具有自组织结构;短期、临震异常主要是差异性
,随机和无序性,各种各样的突发性异常以不规则地随时间、
空间变化为特征,具有混沌性;大震后,由于应力、应变剧烈
调整,在更大范围内出现了更为剧烈和复杂的异常反映。

1.4.3地震前兆复杂性产生的深刻根源

地震前兆的复杂性产生有其深刻的根源。不仅因为孕震区域是
非常复杂的系统:空间上有非常复杂的不均匀性,有复杂的浅
部、深部构造,有不同的应力状态,有不同的物性条件及深部
物质(流体)复杂的扩散运动,有复杂的物理2力学、化学过程
交互作用;复杂性的产生其更深刻的根源是:当系统进入非弹性
应变阶段后,受到非线性动力学一般原理所支配。

在不同的条件下,同一复杂系统可以呈现不同的状态(简单的
或复杂的状态),简单的力学系统也能呈现复杂的行为和混沌
的倾向,甚至在空间上均匀的体系也能呈现随时间变化的复杂
性。

因此,说地震及其前兆现象“复杂性”要比说“复杂系统”至少意
义更明确。预测强烈地震的技术途径,必须从复杂性中去进行
探索。为了探索研究前兆现象和地震预报,今后需要调整思路
,更新观念。地震及其前兆现象等具有重要现实意义的力学现

象,似乎是不可能在纯力学的基础上加以探索研究的,准确地
说,它们应该视为在远离平衡的条件下起作用的非线性动力学
体系一般性问题的组成部分。这种认识本身可能就是地震预报
科学研究领域内一个重要的突破点。一方面需要将前兆的观测
与地震活动涨落,构造物理环境,地下介质(流体)物理(热流、
热辐射等)、化学性质、状态,构造的演变,地震力源,地震
孕育过程和前兆异常产生的机理,干扰因素等等方面分析紧密
地结合起来,更多地获取和确认前兆信息,尤其是来自震源的
信息;另一方面需要从非线性动力学的观点、方法去分析、把
握各种不同类型的前兆异常现象的时间、空间结构特征,从时
间、空间结构的统一性来探索研究,从块、带、源、兆协同分
析预报的思路,才能从整体上抓住前兆现象的本质,将地震预
报放到坚实的科学基础之上。

2政府对地震预报、预警、预防与社会影响的综合决策是有效减轻地震灾害的关键

2.1地震及其预报对社会的影响

地震预报是带有社会意义的一门科学技术。地震预报不仅仅是
个自然科学技术问题,对社会有强烈影响。实践证明:政府对
地震预报、预警、预防与社会影响的综合决策是有效减轻地震
灾害的关键。

唐山地震后短时间内,京津地区有一千万人住在户外,我国有
三亿人口不敢进屋。可见当今世界上,恐怕没有一门自然科学
及自然灾害比地震及其预报、预警、预防对社会的影响更深刻
了。

实践表明,一次成功的地震预报和灾害预警,可以拯救百、千
、万人的生命和财产的损失,但一次地震错报、未报或不适当
的“警报”也将给社会、经济带来严重的负面影响。海城地震、
唐山地震、松潘地震等大震的实践有许多启示和经验教训。

海城地震,1975年2月1日海城、营口一带发生小震活动,2月3
日小震活动剧烈增加,频度和强度不断上升,辽宁省地震办公
室根据各台站以及各市、地报来的异常情况和分析意见,紧急
会商后向省委报告了在小震的后面很可能有较大的地震发生的
预报意见。4日上午10时30分,省革委会向全省发出了做好预
防工作的电话通告,相继又向鞍山、营口两市党委发出了五条
防震指示,划出戒备区,疏散人员,组织了抗震救灾队伍、物
资等措施。

由于在辽宁省委的全面部署和领导下,震区党政军民及时采取
了预防措施,2月4日晚大地震发生时,绝大多数人已搬出了房

屋,牲畜离开了棚厩,虽然房屋建筑倒塌严重,但人、畜伤亡
却大大减轻[2]。

松潘地震的实践,揭示的情况和问题就更广,更值得注意。

1976年6月14日四川省地震局“关于我省近期震情报告”上报后
,中共四川省委根据会商中一些同志认为有7级以上地震的危
险和省地震局的汇报,专门发了文件,指出龙门山中南段有7
级以上地震危险,要求阿坝、绵阳、温江、雅安、成都等地、
市、州各县立即加强对地震工作的领导,大力开展群测群防运
动,做好防震抗震工作。6月19日四川省革命委员会成立防震
抗震指挥机构;有关地、市、州和县也立即成立防震抗震指挥
机构。群测点迅速建立起来,这些措施对监测松潘、平武大震
短临前兆起了重要的作用。

在预警期间,省防震抗震指挥和省地震局遇到了前所未有的许
许多多急需处理、急需解决的问题:水库是否放水,仓库危险
品是否转移,医院病人如何处置,外国代表团什么时间内可以
到地震危险区去,应急救灾物资、队伍准备,人员疏散的线路
和场地的安排,警报的规定,哪些地方要搭防震棚等一系列问
题。

在8月12日凌晨,省防震抗震指挥部和省地震局立即紧急电告
绵阳、阿坝、温江、成都地、市、州及各地震中心站、台,通
知地震危险区各县,自12日起进入临震戒备状态。

平武、松潘、南坪、茂汶、北川、安县、江油、汶川等县,采
取撤离疏散人员等防震措施,人员转移到安全地带,省邮电部
门准备好了应急通讯器材,交通部门调集了汽车,组织了抢修
队伍,物资部门准备好了各类救灾物资,卫生部门准备好了医
药器材,组织了医疗救护队伍,中国人民解放军驻川部队做好
了抗震救灾准备。

8月16日下午省防震抗震指挥部在成都召开20万人群众大会,
贯彻中央对四川震情的指示精神,布署防震抗震工作。

由于震前有短期预报,有临震预报和预警,有救灾部署和准备
,震区及时采取了预防措施,8月16日晚22时06分松潘2平武发
生7.2级大地震。抗震救灾队伍立即奔赴灾区,抢险救灾。生
命财产损失大大减轻(共死亡38人)[4]。

松潘地震等大震的实践经验表明,地震预警时间越长,有更多
信息和时间做好大以震的预测预防工作,对减灾有利,但负面
影响将与日俱增:经济建设受到影响,正常社会生活秩序打乱;
预警期越短,负面影响可以减小或避免,但也可能错失减少伤
亡和损失的机会。

从现实和长远的观点看,地震灾害预警无疑将给社会和公众带
来好处。长期预报和中期预报可以使预料中的地区采取适当的
防御措施(如加强地震前兆观测,进行抗震设防和加固措施,
限制场地使用和适当的社会措施);短期和临震预报对减少生命
财产损失、组织救灾应急、震后恢复都是有价值的,但同时必
须面对风险和不可避免的负面影响。

2.2地震预报本身同样也需面对一系列的社会反应

社会、政治、经济的环境,人的心理影响,也会影响对地震做
出准确的判断,即使是预报技术问题基本解决,但要真正达到
临震预报、减轻地震灾害和损失目的,政府的统一领导和决策
是至关重要的。地震预报本身同样也须面对一系列的社会反应。

1976年是文化大革命最后一年,我国的政治生态和前途正处于
关键时刻。从上到下以阶级斗争为纲,开展“批邓反击右倾翻
案风”,“四人帮”企图抢班夺权。就是在全国地震会商会期间
,也不得不组织与会代表到清华大学看“大字报”,以增加“阶
级斗争和路线斗争”的认识。“四人帮”的倒行逆施和所作所为
给全国生产建设,各项事业、各项工作带来很大的干扰和影响
。地震工作也不例外。

唐山7.8级强烈地震没有做出短临预报,主要是科学认识水平
,但如果当时没有严峻的政治环境和压力,地震部门各单位,
专群队伍能集中精力,及时落实各项震情监测需要的措施,对
震情的分析判断,可能会做得好些。

当时,我国政治、经济的环境,人的心理对松潘地震预报、预
警工作的影响,表现就更加明显。

1976年6月中旬地震短期预报简报发出后,四川“造反派”害怕
地震,就停止了静坐、示威游行。但是6月过后还没有发生地
震,“造反派”就以为地震预报是个阴谋。他们一方面贴大标语
胡说“省委走资派勾结省地震局利用震情破坏批邓,破坏生产”
,扬言报不准要剥掉三层皮,开始把县防震抗震指挥部领导抓
来游街批斗。另一方面又利用人们恐震情绪,推波助澜,特别
是唐山地震后,成都市一些厂矿停工停产,哄抢物资,搭防震
棚。尽管省市地震部门多次指出如果发生地震,成都市是波及
区,烈度最多不超过Ⅵ度,没有必要搭防震棚,但很多人还是
不听。

松潘、茂汶地区从3月起一直处于相对“平静”状态。南北地震
带中段近期地震趋势会商会结束后,7月1日至6日国家地震局

张魁三局长与参加会商会的一部分专家到松潘,茂汶地区调查
、核实异常,回来后专家认为松潘、茂汶没有异常,对地震危
险有不同意见。加之7月初大范围的地下水等宏观异常现象突
然平静下来了。因此内部在对地震危险认识上也有不同意见,
为什么有这样多的异常、依据,宏观异常也很突出,而没有发
生地震呢?群众测报点上报的异常现象是地震原因引起的吗?专
业台观测到的异常是不是“干扰”;也有的人认为,这些异常可
能对应了大邑3.7级地震,要不然就是龙陵、潞西7.5级地震的
后效,因此地震危险可能不存在了。

面对政治、社会舆论的压力,内部不同的认识,松潘2平武地
震的预测预报工作面临着夭折的危险。在这关键时刻,四川省
委和省地震局党委顶住压力,省委书记杨超吃,住在地震局坐
镇指挥,鼓励专业技术人员,坚持贯彻我国地震工作方针,总
结经验,坚持实践第一,实践出真知的观点,注意平静中的不
平静。在科学上不同认识、意见都可畅所欲言,但工作应按统
一部署进行,立足于有震、大震。给广大专、群地震队伍指明
了方向,使大家提高了勇气,坚定了信心。

张魁三局长和梅世蓉等专家7月9日回北京,离蓉前到省地震局
,又一次听取意见。省地震局地震研究室坚持认为,松潘、茂
汶地区的地震空区、条带、震群活动,松潘形变、地电、水氡
等是异常,年初全国地震会商会和六月中旬的短期预报是有依
据的。按省地震局安排,地震专业人员一批批到现场,与各县
地办一起调查落实各种异常现象,广泛宣传地震预测预报和防
震抗震知识;地震研究室全体同志夜以继日汇集各类异常现象
,分析研究震情,同时研究各种震例和临震机制和标志。各县
地办和防震指挥部都组织了专门班子,配备了汽车,一有异常
书记带头调查,层层落实,及时上报;同时组织防震演习,规
定疏散路线和场地及警报信号,准备救灾队伍和物资。终于在
8月12日做出了临震预报和警报,取得了地震预防减灾工作的
胜利。

因此,一次成功的地震预报和预警,决非仅仅是科学行为,“
预报”严格意义是地震部门基于科学观测和推理(预测),认为
可能将发生一次未来地震事件而提出的报告;而警报、预警、
减灾的行动,则是由政府决定和发布,它包括可能的影响和灾
害,要求被通知地区采取预防行动和相应的戒备和防范措施。
实践表明,一次成功的短临地震预报和预防(如海城地震、松
潘2平武地震、龙陵地震等大震)对于保护人民生命财产,减轻
地震灾害,尤其是对现今大多数不符合抗震设防要求和标准的
居住条件,又不可能很快改变的乡村和城镇,更具有重要的现
实意义。

2.3地震预报和地震灾害预警的困难

与其它自然灾害相比,地震预报和灾害预警的难度更大。每一
步骤的决策,无论是警报发布、级别调整、警报的解除都包含
了许多不确定性和风险,处于两难的境地。多种因素制约、影
响地震预报和预警的实施。

2.3.1“地震灾害预警”的含义

预警的含义:“预”即预先、事先,突发事件(危险)发生之前;“警”
分警告、警报、警戒。“警告”意为提醒,使警惕;“警报”意为
通过电台、电视、汽笛等或用某种标识(如兰、黄、橙、红色)
表示将有危险到来的通知或信号;警戒(备)即对将发生的危险采
取防范措施(人员疏散、撤离,重要财产物资的转移,医疗、
抢险救灾准备等)以消除和减轻危险。

“地震灾害预警”的含义:指破坏性地震预报做出后,根据灾害
发生可能性大小,危急程度,在权衡“预警”后果的利弊(可能
取得的减灾实效和可能造成的负面影响)由政府向社会和公众
发出的警告、警报,动员社会各单位按应急预案,公众按减灾
常识采取相应适当的防范措施,以达到减轻地震危险和灾害损
失的目的。

地震灾害预警的种类:根据地震灾害的特点,减轻和消除危险
和灾害的可能性,以及长期地震预报和预防工作的实践,地震
灾害预警具体可分为三种:

(1)“震前”的预警,主要是根据破坏性地震预报和震灾预测基
础上所作的预警。

(2)“震时”的预警,主要是针对特殊部门单位,重大设施、生
命线工程安全保障的需要(如核电站、煤气管道、地铁、高速
火车等),利用异地发生地震震中烈度(或地震动参数)的实时速
报;或本区发生破坏性地震是P波与S波(或面波)走时差,通过
自动监控系统和工程技术途径发出警报与准实时的防范措施(
如自动关闭核反应堆、煤气管道等需要及时防护的设施)。

(3)“震后”预警,这里指的是一次重要地震事件发生后,根据
震后趋势判定(对后续的主震、强余震)以及可能引发的次生灾
害(如海啸、滑坡、泥石流、河道堵塞引发洪灾等)预测基础上
向震区和可能影响波及地区做出的警报。

2.3.2地震灾害“震前”预警的主要的困难

(1)地震灾害的严重性和特殊性。一次大震顷刻之间将毁灭许
多乡村、城镇,甚至一座城市。因此,人们普遍有恐震心理,
容易产生宁“错”勿“漏”的念头,但真错了容易产生“埋怨情绪”。

(2)我国现实抗御地震基础薄弱,尤其是广大农村、乡村城镇
,大多数房屋建筑不具备抗御6级地震的能力,给预警决策(防
范方式)增加难度。

(3)社会和公众缺乏防御地震的准备,地震防灾知识不普及,
地震群测(属部分人的行动)和群防未成为危险区绝大多数人的
自觉行动。一有“地震”消息往往是用“跑”、“逃”的方式,造成
停工、停产和不必要的损失。

(4)实践机会少。即使地震台站进行长期连续观测,在其附近
发生大地震前能清楚、明确地观测到其前兆异常现象的机会也
不是很多的;即便在震中区进行观测,没有发现异常现象的例
子也不在少数。不少地震科技人员未经历大震,缺乏地震实践
经验;部分主管地震工作的领导缺乏处理地震突发灾难事件的
经验;且政府换届,领导更替,使地震灾害预警决策经验难以
积累延续。

(5)现阶段地震预测预报总体水平低。能做出短临预报的地震
只是小部分;年度地震危险区对应情况较好(约占20%~30%),
但危险区范围过大(一般为几万平方公里),难以据此作预警决
策。

随着社会经济的发展,以人为本思想深入,对地震减灾工作的
重视和地震预报的准确性和灾害预警有效性要求将会越来越高
。因此,地震预报的提出应包括对虚报后果的考虑。

地震预报和灾害预警需要面向社会,但如何面向社会需要深入
研究,不断总结经验教训。虽然对地震发生规律还未掌握,地
震预报总体水平低,而且不同地震也有各自特点。每个地震的
前兆现象表现形式都有差异,缺乏规律性。如海城地震之前从
1974年11月陆续就有很多宏观异常反应,震前小震明显增加。
龙陵地震之前有5.2级前震;而唐山地震之前就没有观测到小震
,宏观异常也不如海城地震、松潘地震出现早。丽江地震短临
前兆现象很少,因此对这类地震预测和灾害预警更困难。

回顾地震预报的进程,四十多年来有了大发展,一些地震预报
的成功是令人鼓舞的,但从总体上看,地震预报仍未取得具有
突破意义的结果。现在和将来“地震预报”不仅面临着许多科学
技术上的问题要去突破,而且地震学家们还要遇到地震预报本
身所带来的一系列的社会学上的问题。特别是对大城市的地震
预报,往往给地震部门和专业人员施加着无形的压力。社会要
求准确预报是完全可以理解的,但在达到这一目标之前较多的
虚报和漏报、错报也是前进过程中不可避免的。解决地震预报
必须付出必要的代价,也应该使群众认为是同样可以理解的。

即便是唐山大震,中央没有责备过地震专家、学者一句话,这
是对地震工作者的关怀和信任,当然这并不是说我们在挫折后
可以心安理得,而更应该以负责任科学态度,进行反思与总结
。这些惨痛的代价不能白费!我们不能只留下记录,必须留给
后人经验,从中借鉴、记取。努力把地震科研搞好,避免历史
重演。四十多年来地震预报的实践证明:地震预报关键技术难
题仍然是如何有效地观测地震前兆和正确地解释地震前兆;地
震预报的突破有赖于对地震孕育发生规律的科学揭示,包括对
地震孕育发生全过程的观测并在观测基础上揭示地震孕育发生
的物理过程及其科学本质。

我国是受地震灾害威胁最严重的国家之一,地震对人民生命、
财产造成很大损失。从社会需求和科学发展的观点看,地震预
报将给社会带来裨益,可拯救许多人的生命和减轻财产损失,
也是建立和谐社会必然要求。但在达到这种预报水平之前的这
段时间里,我们恐怕难免作些错误的预报,要意识到这是个科
学发展的问题,是个研究发展的问题,在扩展我们的能力时难
免要遇到许多问题。但是,历史和现实的经验教训告诫我们,
不能等地震发生规律研究清楚了再作预测、预报和预防,只能
边实践边预报边研究,总结成功和失败的正反两方面经验,不
断提高预报水平。

作为地震工作者要树立信心、常备不懈,尽最大的努力发展和
改进前兆观测技术和方法,密切监视地震活动和前兆现象,不
断加深对地震孕育发生规律性认识,特别是加强以地震危险地
点和强度为主的中长期预测和以发震时间为主的短临前兆的综
合观测和预报方法研究,为社会做出更多有减灾实效的地震预
测预报而努力奋斗。

参考文献:
[1]尼科里斯,普利高津.探索复杂性[m].成都:四川教育出版社,1986.
[2]朱凤鸣,吴戈等编著.一九七五年海城地震[m].北京:地震出版社,1982.
[3]四川省地震局.一九七六年松潘地震[m].北京:地震出版社,1979.
[4]国家地震局《一九七六年唐山地震》编辑组.一九七六年唐山地震[m].北京:地震出版社,1982.
[5]陈立德等编著.一九七六年龙陵地震[m].北京:地震出版社,1979.
[6]云南省地震局.一九九六年丽江地震[m].北京:地震出版社,1998.




所有跟贴:


加跟贴

笔名: 密码: 注册笔名请按这里

标题:

内容: (BBCode使用说明