从概率角度看地震预报（五）——存在高度相关的临震前兆吗？

五、存在高度相关的临震前兆吗？

前文说明现有的前兆异常指标不可能解决临震预报的虚报漏报问题，尤其是极高的虚报率。根本原因在于地震的基础概率极低，任何有价值的地震前兆都必须有极高的特异度（比如９８％以上），而目前的前兆（包括前兆组合）远远不能满足这样的条件。

显然，如果要寻找新的前兆，目标应该是那些特异度极高的前兆，也就必然是机理上和地震活动联系更加紧密的前兆。但是，目前地震局内外并没有考虑这一方向。地震局的做法几乎就是 “病急乱投医”。例如《南方周末》报导，地震预报专家梅世蓉说，“花钱上了很多仪器，我们测的数据，最后跟这个地震是不是有必然的联系，说实话我们不知道”；中国工程院院士许绍燮则说，“反过来，你知道监测什么东西有用呢？”（注１） 而地震局外一些研究人员则打着“多学科交叉”的旗号，推销那些和地震机理联系更加模糊不清的观测方法，比如遥感图像、电离层干扰、次声波异常等等，意图从地震预报的相关项目中“分一杯羹”。

破坏性地震发生地下深处，而与地震机理越相关的前兆，也就越应该接近震源。地震前兆中，只有“地震活动”本身是震源断层活动最直接的反映，几乎丝毫不受地表人类活动的干扰（能干扰的活动大概就是水库蓄水和核试验）。所以前震是最重要的异常，已有的“成功”的预报和“一定程度”的预报绝大多数都是依靠前震和其它地震活动（尽管前震作为前兆也存在严重的漏报虚报问题）。

除地震活动之外，其它可靠的指标都是在人力所及的地下浅层，观测那些由于地层应力积累和岩石破裂导致的变化。 至于那些低空和高空的信号、云图之类，在和地震对应的时候，即使不是牵强附会，也必然更容易受到人类和自然活动的干扰，无法让人相信它们会比地震局已有的几项“主力”监测指标更为优越（遗憾的是那些新手段的开发者只在地震之后提到若干次对应事例，从来不公布那些手段的虚报漏报情况）。

所以，尽管存在“不可入性”这样的困难，寻找高度相关的地震前兆也只能是面对地下深处。例如，美国“大陆边缘观测”项目（Plate Boundary Observatory）的目的之一就是观测应力积累如何导致地震（注２），采用的观测手段是安装于井下几百米深的传感式应力仪（注３）。根据国内《科学时报》的一系列报导，池顺良等人的地下钻孔应变工作与之相对应（注４）。根据这些报导，我们可以发现，这类前兆虽然有可能为中短期预报提供有意义的信息，但是远远达不到临震预报的要求。例如：

（１）报道中提到，汶川地震之前１３个月，在距离此次汶川地震震中１４０多公里外的姑咱台站的钻孔应变仪已经连续观测到了清晰的震前异常。但是报导却没有指出姑咱位于鲜水河断裂和龙门山断裂南段交汇地区，而从２００８年２月２８日康定４.７级地震之后至今，鲜水河断裂和龙门山断裂南段并未发生破坏性地震。

（２）报导提到２００８年９月２１ 日宁夏海原应变异常的１２天之后在固原发生３.８级和３.１级地震。但是在这样一个发生过８级地震的地震带，这些小震加应变之后并没有发生更大地震。

（３）攀枝花地震之前，西昌附近的小庙台、金河台一直存在应变异常，但是两次短临预报，一次是预报6月底至8月初，凉山州宁南县附近可能发生6.0级至6.4级地震，结果为虚报；另一次是预测8月中旬到9月初，凉山州布拖县周围会发生6.0级至6.4级地震，结果地点错报。

这几个例子说明的是，地下几十米到几百米观测到的地震前兆，即使避免了地表自然和人类活动的干扰，仍然并非和１０公里以下的地震高度相关。其原因很容易解释：

（１）从时间上和强度上看，可以观测到应力积累甚至异常变化，但是无法判断何时发生地震、震级多大（无论是统计预报还是动力学预报都达不到这样的要求），只能定性地说积累时间越长、则地震发生的可能性越大或者震级越高；由于小地震发生的频率远远高于破坏性地震（所谓“古腾堡－里克特定律”），因此多数异常仍然会是虚报。

（２）从空间上看，存在“前兆偏移”问题。比如１９７６年松潘－平武地震，大范围的前兆是发生在龙门山，而真正地震的地方是在龙门山西北山区（注５）。很难认为地下几百米的异常会和地表大范围异常相脱节。因此，即使钻井足够密集，也未必能准确地根据异常判断出震中。

上文回避了“自组织临界”这样在地震学界有争议的说法，但是结论依然是如Robert Matthews 的那篇概率文章所说，“找到高度准确的地震前兆的可能性微乎其微。”

注：
（１）《南方周末》“地震预报的中国江湖”。
（２）National Research Council, Review of EarthScope Integrated Science, p 21 (Washington D.C., National Academy Press, 2001).
（３）http://pboweb.unavco.org/?pageid=31
（４）《科学时报》李晓明：“地震预测研究的技术路径之争”，“测震、GPS观测与钻孔应变观测”，“池顺良：行走在边缘的地震探索者”。
（５）马瑾，“地震类型与地震前兆”。