http://news.sina.com.cn/c/2008-06-17/162715762614.shtml地震预报：科学的世界难题
http://www.sina.com.cn 2008年06月17日16:27 中国国家地理
本刊记者/刘晶 摄影/马宏杰 等
唐山之后，我们没能避免汶川之难，汶川之后，我们有没有能力规避下一次地震巨灾的降临？这需要我们对地震灾害的防御进行反思。这些年来，我国的地震预测预报工作处于什么状态？我们有没有能力预测地震？地震预报为什么这么难？这次采访就是围绕这些主题展开，希望能逐渐呈现国内地震领域的纷杂状况，从历史中汲取经验，为未来找寻道路。
背景知识
地震预报的“土办法”与“洋办法”
1966年邢台地震之后，周总理在中南海请李四光和翁文波来谈话，说：“我请你们来是要你们做地震预报，这是我给你们的任务。”李四光和翁文波接受了地震预测的任务，并为此耗尽了毕生的心血。中国也从此拉开了地震预测预报工作的大幕。
地质部的李四光研究的是地质力学，即用测量地应力变化的方法来研究地壳运动规律。这是他自己创立的学术主张。一大批以地质力学为学术方向的科学家们，运用地应力的观测和分析，解读着地震来临的信息。
石油部的翁文波研究的是信息预测，例如充分利用历史文献记载和“取象比类”的方法来预测天灾。由翁文波生前创立的天灾预测专业委员会吸收了许多目前中国自然灾害预测造诣高深的人，这些人来自气象部门、水利部门、地震部门，有的甚至只是社会志愿者。
国家地震局组建时共包括三方面的科学家力量：以地质力学方法为主的地质部专家、以预测理论为主的石油部专家和以地球物理方法为主的中科院专家。由于地球物理方法是由留学西方的学者们带回来的，代表着发达国家的高科技成果，在国内学术界的地位相对较高，所以成为了国家地震局的主要研究力量。
目前国内的地震预测存在着四种方法。
第一种方法是地球物理学家从西方引进的地球物理方法，简单说来就是用地震报地震。这种方法对于有前震的地震还是有用的，在大震前有一系列的小震，而且小震的频度越来越高，这就预示大震的来临，如海城地震。这种方法使用从西方进口的高精尖仪器，俗称“洋办法”。
第二种方法是利用地应力的方法来预测地震。这是李四光先生创立的方法。所谓地应力，就是指存在于地壳中的应力，它包括由地热、重力、地球自转速度变化及其他因素产生的应力。由于地震是地球的内力冲破岩石圈造成的，所以在岩石圈遭受内力挤压的时候，原来的地应力平衡就被打破了，产生了地应力的变化。地应力台就建立在对岩石圈地应力变化反应最敏感的地方，岩石从受力开始直至破碎，地应力的变化都能被感知。地震学家从地应力变化的曲线上就可以预测出地震发生的时间。如果地应力台分布足够多，中国大地上的地应力变化就能被充分感知了。地应力台也可以制成简易的便于群众观测的仪器，从而也是“群测群防” 的手段之一。
第三种方法是观察地球物理场代用指标的变化，如次声波、土地电、地磁异常、大地微动等，这些都可以通过简单原始的观测手段进行监测。还有一类属于肉眼可见的宏观前兆现象，如地下水的水位、水质、微量元素含量、氡含量、天气中的异常现象、动物异常行为、地声、地光等异常现象，也都是群众可以直接观测到的。这些方法是上面两种方法的辅助手段。
第四种方法是利用预测学的理论来研究地震发生的规律，从而预测地震。这种方法也可借用简易自制的仪器来观测。
所有那些可以被公众直接参与的监测活动，被当今主流地震学界称为“土办法”。它们就是30多年前中国进行地震预测时“群测群防”策略的基础。 1975年海城地震之前，国内活跃着各路预测地震的方法派别，海城地震预报成功之后，以前震—主震的方法预测地震的那个学派就脱颖而出，群测群防就开始不太受重视了。唐山地震以后，国家支持地震局的专家们继续地震观测，而对方法不太关注，地应力台站也相继取消了，取而代之的是用高精尖仪器布设的国家地震台网。
由是，国内地震界分出了使用洋办法的“正规军”，和使用土办法的“游击队”。2008年5月12日14时28分，四川汶川地区发生8级地震。中国地震台网中心副主任、研究员张晓东在回答记者提问时说：“三大因素决定地震预测是世界性难题，第一、地球的不可入性；第二、地震孕律的复杂性；第三、地震发生的小概率性。”
国家地震局的专家们认为，破坏性地震(5级以上)的预报，特别是临震预报是不可能的。从这个角度看，1976 年的唐山7.8地震和今年的汶川8级地震都是不能准确预报的。
随后有消息称，2008年4月26日、27日，中国地球物理学会下属的“天灾预测专业委员会”集体讨论，作出 “在一年内 (2008.5—2009.4)仍应注意兰州以南，川、甘、青交界附近可能发生6-7级地震”的预测。而2007年3月19日，黄相宁等提交给该专业委员会的预测意见中提到， 2007年5月-2008年4月，西藏雅鲁藏布江大拐弯-四川雅江-云南剑川-印度东北端很可能发生8.3级地震(文字报告于4月30日以密件形式发报中国地震局等国家机关)。
消息传出之后，人们纷纷质疑国家地震局“破坏性地震的临震预报是不可能的”说法。认为既然已经有人把大地震的大概方位圈住了，为什么政府不让民众知情？我们有没有能力预测地震？为了呈现中国地震预测和预报的复杂处境，记者专门走访了地学界乃至哲学界的诸多学者。
地震到底能不能预测？
记者：在大灾难面前，民众最需要科学家们做的事是及时提供信息。为什么我们在汶川地震之前毫无预报？我们有没有能力预测地震呢？
陈运泰：公众经常是把科学意义上的能够收到防震减灾效应的、国际上公认的地震预测的界定，跟一般的含糊的说法相混淆。
地震预测和地震预报是两个概念。简单地说，预测是科学家的个人行为，而预报则应该是政府行为。地震预报又包括发震时间、震中位置和震级大小三个要素。预报所依据的，就是科学家们对地震的预测。
显然，对于人类防灾备灾来说，只有地震的三要素预测比较有把握时，发布预报才能有效。但比较准确的地震短临预报能不能实现？这个问题全世界的科学家都没有解决。
这次地震之前大地有没有前兆？地震之前到底有没有预报？无论是官方还是民间的说法，都有很多，但是对待这些说法要特别慎重。
我听人说，去年有个女孩预报了这个地方2008年要发生6.7级地震，我特别找到了这篇论文。实际上她运用了翁老院士多年来使用的预测方法，预测2008年在川滇地区要发生大震。川滇地区有多大？这么大范围要发生6.7级以上地震，上不封顶，这就是她的研究结论。我觉得这样一个结果应用了翁老的办法，还是应该引起注意的。但是如果简单地说，这个地震已经有预报了，或者预报出来了，我认为无论是从政府的规定还是从科学的角度去认识，都是不对的。
记者：天气预报可以天天报，地震预报为什么不能报？
周秀骥：其实，今天地震预报的水平和100年前天气预报的水平差不多，那时候，天气预报也是看到蚂蚁搬家就说要下雨了。地球科学无非是“上天入地下海”，我们现在的确上了天，但是入地下海确实非常之困难。因为大气密度没有那么大，好上，所以飞机也有了，卫星也有了。实现了信息三维化。此外，大气的物理规律基本上是清楚的，流体力学发展得非常成熟，比固体力学相对来说成熟一点。我们可以把完全定量化的方程在计算机上进行计算，把数据一输入就可以算出结论。
而地震学家们并不知道地下那些个板块是怎么在碰撞的，GPS测量的地表形变也无法推知地底下的情况。整个固体地学没有一个像气象这样稠密的观测网，天天准时地提供你的动力方程所需要的参数资料。
所以在这件事情上，我的看法是科学上急不得，你不发展到那一步，你说一定让他做出准确的预报，是办不到的。
记者：这么说来，地震能不能预报和地震能不能预测直接相关。我们的地震预测水平是怎样的？
何永年：据我所知，地震预报在全世界都没有得到解决。虽然有报道说，中国在短临预报方面是世界领先的，但是我认为，这是因为中国是地震多发的国家，我们对某些类型的地震已经摸到了规律，如前震—主震型地震，迄今为止我们预报最准确的一次地震——海城地震就属于这类地震。而唐山地震和这次的汶川地震，国家地震局的确没有事先发出预警，那是因为这两次地震都没有前震，因此，作为地震预报的主要指标拿不着，当然就不可能预报了。
人类对地球的了解是很少的，人类有记录的地震次数与地球本身的年龄不成比例；地球的半径有6000多公里，人类目前向地下打钻最深才达到12公里。因此说，所有地震的过程都是科学家们推测出来的，真正是怎么样的谁也不知道。往往用某种手段预测地震，这次灵，下次就不灵了。
周秀骥：地震研究、地震台站肯定都要搞下去，但是根据气象预报发展的经验来看，那是一年两年不能解决的。下地没那么容易，因为它太艰苦了，地底下怎么去搞台站？卫星遥感也只能看到地表一层，看不到地底下，所以提供不了三维资料。数字模拟吧，计算机再大，你没有基础资料，依然没有办法做预报。
黄相宁：目前多数人都说地震是不可能预测的，但是我和另外少数人却认为可以预测，只不过准确率不高，我们所做的临震预测的准确率平均为30％左右，年度预测准确率平均为40％—50％。因而大地震最好报3次以提高准确率。此外，我们预测的准确率不高也有数据来源太少的原因，由于上世纪70年代以来，地应力台站相继撤销，我们借以收集地震信息的手段就大受限制。如果有关方面能支持我在华北地区建10—20个群众观测站，我能做到6.0级以上临震预测不漏，但不能保证错报和虚报。
记者：从哲学层面上看，地震到底是可知的还是不可知的呢？
刘华杰：地球是活动的，地震是地球的一种常规的内动力地质过程，说白了是一种普通的自然现象，其发生发展是一种自然的因果过程，没有超自然的因素。地震跟下雨、霜冻等一样，普通得很，也有规律可循。
人们对地震现象的认识不能说一点没有，也不能说完全搞清楚了。人类关于地震长期以来既积累了大量经验事实，也提出了许多理论模型，可以明确地说人类对地震现象一直在进行研究，不过是进展不快罢了。因此，地震是科学研究的对象之一，它是部分可知的。部分可知，是指在目前以及相当长的将来，人们对地震知道一些，但并不是很了解。没有任何决定性的理由阻止人们对地震进行各种研究(包括科学研究和其他的研究)。
记者：今后国家应该如何对待地震预测这件事？
秦大河：天气预报只可以报到七八成，特别是降水。我当气象局长期间，每年第一次下雪都搞得预报员苦不堪言。地震预测和短期气候的预测都有很大的不确定性，国务院也没有要求中国气象局短期气象预测必须要公开，也没有要求地震预测一定要公开，只是作为内部信息，发给决策领导参考。科学的进步使得天气预报稳步向前发展，依靠科学技术，是我们毫无疑问的事情。
黄相宁：地震预测上经验十分重要，委员会里的这些人大多经历过1966年到1976年以及1985年到200 1年这两段地震活跃期，积累了相当丰富的地震预测经验，但是国家的体制是60岁就退休，这就造成了巨大的人才损失。我们很希望国家能派人跟着我们一起摸爬滚打，我们好把一生积累的经验传下去。“土办法”与“洋办法”预测地震哪个灵?
记者：非主流科学家们都在运用什么样的方法预测地震？
黄相宁：主流科学家用的是从西方学来的地球物理方法。天灾预测专业委员会里的人用的都不是地球物理方法，而是从中华文化中吸取精华，走有中国本土特色的路。
比如张建国，他做预测所依据的理论是易经；再如缪安存，他是溧阳地震台的退休人员，自己创立了一种“耦合型系统近踪”法；宋松是山东省平原县职业中学的退休教师，用自创的“震因似雷因原理、七式、云形还原震法”成功预测了日本的好几次地震；沈明军是兰州热力供应站退休职工，他用自己设计的仪器来测量，并创立了“地震是地壳层的疲劳脆断”理论 ……委员会里也不乏像郭增建、耿庆国、李均之等科学家。
想说的是，中华民族是非常有智慧的民族，能人辈出。我们应该重视这些人，重视他们的努力，并且吸取他们研究成果中的有益成分。这才是真正的科学精神。
记者：“土法”与“洋法”，哪一种在地震预测时是具有优势的？
刘小汉：我们搞地质的人有句行话：“要粗度，不要精度。”由于太精确了，高精尖仪器测出来的数据就“散”了，反而找不着规律。而那些用土办法预测地震的人，则主要靠经验。比如地应力记录的曲线多种多样，以往发生地震的曲线是那样的，现在出现的曲线和它类似但不完全一样。这时以经验作判断的人就能大致预测到地震，而从自然科学角度搞研究的人却一定不会同意作出这样的判断。
黄相宁：我做一个比较吧。地应力台的测量精度是10克力的变化/平方厘米，高精尖仪器测量固体潮的精度是1克力的变化/平方厘米。而由地震引起的地应力变化则是几十克到几百克/平方厘米。所以说，仪器并不是越高级越好，应该根据研究对象来对仪器提出要求，否则就如同用精确到1/10克的秤到市场去称肉一样。
刘华杰：当前地震的研究和预报的确涉及自然科学的两个不同的传统：博物传统和数理传统。后者比较符合19世纪末以来自然科学的主流趋势，几乎独霸科学江湖。
博物传统就是以人的尺度来研究问题，强调整体与联系，但是不深入；数理传统是由伽利略、牛顿开创的，尤其在分子生物学领域处于统治地位，数理传统强调精确与深入，但对整体却没有感觉，比如一个一辈子研究DNA的人却有可能不知道生命是怎么回事。
地学、生物学等原本是博物传统的地盘，比如过去的群测群防就相当于博物学传统的办法。但是，在过去的100多年里，地学与生物学也被“数理化”了。
对于地球科学而言，博物传统不应当丢失，而应当长期坚持投入，给予足够的尊重。在认识论的层面高度肯定它的优先地位。对于地震研究，应当是博物第一，数理第二。
有人说地震不可预测，可能是就数理传统而言的。如果考虑到博物传统，地震在相当程度上是可以预测的，精度也可以一点一点提高。
非科学方法对于地震的预测也是有用的。科学主义者一般不认同我的这个表述，因为他们把“好的”已经归于科学。现实中，许多方法被认为“不科学” (不科学被进一步明确为无法获得研究职位、无法发表科学论文等等)，但它们可能是有效的，它们中许多东西可能在将来被认可为科学的一部分。
记者：国外学者怎样看待中国地震预测的“土办法”？
刘小汉：国外学者基本分为两类，一类是发展中国家，另一类就是发达国家。我在负责联合国“全球计划-灾害科学与公共行政管理相结合(UNCP- IPASD)”项目的时候发现，发展中国家的科学家十分看重我们的“土办法”。我们举办了多次培训以及国际会议，前来参加的多是发展中国家的人，他们很赞赏我们国家这些自行研制的低成本办法，我们帮他们配备仪器，教他们使用。这个项目曾在菲律宾吕宋岛建了10个地应力群众观测站，成功预测了当地的几个5级左右的地震。项目结束以后，吕宋岛上的居民继续使用着这些观测站。
然而，英、美、法等发达国家的专家们对我们的“土办法”却似乎不感兴趣。我们在联合国做报告的时候，这些国家的科学家们都表示出强烈的兴趣，但是之后却从来不参加我们的活动。只有日本例外，日本人曾专门邀请我们去教“土办法” ，他们对这些低成本又简单易行的方法还是很看重的。
临震预报遇到了哪些伦理障碍？
记者：汶川地震事先有没有预测报告？
黄相宁：汶川地震事先并非毫无觉察，而是有预测的。我给你看看我们在2007年和2008年的《天灾预测意见汇编》。
在2007年的黄皮书里，有2个预测意见和汶川地震有关。张建国预测：“2007年2月4日到2008年2月 7日，四川地区东经100—104度，北纬28.4—32度可能发生7.0—7.5级地震。”耿庆国预测：“2007 年2月上旬或5月下旬或8月上旬，在川甘青交界处，特别是四川阿坝州、甘孜州，有7.5级地震。”
在2008年的黄皮书中，有5个预测意见与汶川地震有关。缪安存预测：“2008年7月前后，东经103度，北纬34度附近可能有8.6级巨震灾害。”宋松预测：“2008年2月1日到2009年3月31日，青海、甘肃中部及四川北部会发生5.2—6.2级地震。”沈明军预测：“2008年1月 13日—4月21日或7月18日—11月22日，在四川龙门山俯冲带断裂系区发生5.7正负0.5级地震的可能性大。”郭增建预测：“2008年康定可能发生6—7 级地震。”我在去年4月18日提交的预测报告中预测：“2008年5月—2009年4月，西藏雅鲁藏布江大拐弯地区— 四川雅江—云南剑川—印度东北端区域内，会发生8.3级强震。”
邓乃恭:汶川地震发生以前，我们所的酒泉地应力台收到的地应力曲线图上曲线跳动得很厉害，说明震前地应力有变化。然而，仅靠各别地应力台只能判断地震发生的大致时间，却不能确定地震发生的具体地点以及准确强度，地点需要多个地应力台相交会才能判定。
刘华杰:科学预测是有风险的，有预测对的时候，也有预测错的时候，是否发表预测报告涉及科技伦理问题和科技管理、社会管理的问题。即使一部分科学家提前预测某地某时将发生地震，这样的信息也是高度保密的，不允许随便发布。假如这样的预报送到最高决策层，决策层能公布吗？人类还没有对处理这样的危机建立起适当的可以分开的应对策略。
记者：这些预测意见看上去不确定性很大，如何能作为地震预报的依据呢？
黄相宁：地震预测具有很大的不确定性，所以需要把所有预测意见汇集到一起。我们特别希望我们的预测能被政府听到和看到，并且给予重视。把多方面的预测汇总到一起，同时也要看国家地震局使用高精类仪器所测量出的异常，多方参考，这样才能逐渐缩小可能发生地震的地点、时间和震级的预测范围。
何永年:天灾预测专业委员会的预测是可以填“地震预报登记卡片”的，但是这些卡片根本没法用。他们的预测很难在地震发生的时间、地点和强度这三要素上做到完全准确，每种要素都有很大的不确定性，这样的预测交给政府的决策者，怎么可以报出去呢？俗话说得好：“谁当家，谁知道难处！”在地震预报这个问题上，政府肩上的责任重大。下面的人说一句话就没事了，政府却不能这么做。
邓乃恭：为什么地震前往往有各种不同前兆却不能实现准确预报呢?各种预报方法往往从一个角度上报自己的预测意见，预测的时间、地点、强度都有很大的不确定性，这就像“狼来了”的故事，经常有人喊“狼来了”，地震预报部门往往同时接到很多预测该怎么办？这是十分棘手的问题。
记者：国际上地震预报现状是怎样的呢？
刘小汉：任何一个政府在发布临震警报时都是非常慎重的，尤其是在大城市和经济发达地区，因为其中的社会责任实在太大了。暂且不提“人的生命高于一切”这个原则，有人做过统计，由于流言蜚语而导致的社会恐慌给社会经济带来的损失，大约相当于一次漏报的突发大地震造成损失的三分之一。也就是说3次虚报或者错报约等于1次漏报的损失。因此，各国主管行政官员都宣称：“我们要有绝对把握，才发布地震预报。”
地震科学家努力进行高精度地壳活动监测，但限于当前的科学水平，无论如何也难以拿出绝对有把握的预测。同时由于国家要求震情保密，科学家们又不能与公众交流，无法从群众中收集业余监测的宏观异常信息作为他们研究的参考。
所以，在地震预报上一直存在这样尴尬的局面：政府、科学界和公众三大群体之间存在着互不沟通的三堵高墙。三大群体之间互相不理解，互相抱怨，构成了一个“死结”。
记者：现在矛盾的焦点是政府和科学家们都掌握了部分地震预测的信息，但是地震预报却迟迟不肯发出。地震预报遇到的瓶颈在哪儿？
刘华杰：一般情况下为什么不能发布预报呢？一是科学家底气不足；二是一旦发布，影响巨大，社会成本非常大，预测对了和预测错了都如此；三是如果预测错了，有关人士承受的压力会很大。社会不能承受的原因之一是，人们太把科学家的言论当回事，无法理性地对待科学家的预测。
长远看，我个人认为应当发布预测报告，哪怕在科学共同体内仍然无法就某个预测达成共识的预测，也要发表。将来预测地震就要像天气预报一样。气象部门预测北京的天气，经常报错，比如对“麦莎”的预报。公众习惯了以后，不会特别怪罪气象部门，人们知道他们努力了，人们知道天气系统是复杂系统，准确预报天气并非总能做到。科学是可错的，公众要充分理解这一点。科学传播要不断强化这一基本事实。
一些人拿了纳税人的钱从事地震研究，必须定期发表地震预报，至于报得准不准是另一回事。如果不报，就违背了伦理。
彭华：我认为当前的科学水平实现准确地震预报是很难的。地震预报不仅仅是个科学问题，而且是个社会问题。所以说地震预报和天气预报是不一样的，地震预报误报所引起的社会恐慌比天气预报大多了。
“群测群防”的经验今天可以借鉴吗？
记者：上世纪60年代中国的“群测群防”是怎么搞起来的？
邓乃恭：在1966年邢台地震后，周总理就坐着直升机去了邢台，他特别重视地震预报工作，在“邢台地震会商会 ”上说：“地震是有前兆的，是可以预测预报的。”很快，国务院成立了中央地震工作领导小组，李四光任组长，地质矿产部很快成立了地震地质大队，在全国设立了众多地应力和断层位移台站，用以地应力为中心的各种
方法综合监测地震。周总理制定了中国地震工作方针：“地震工作要以预防为主，专群结合，土洋结合，大打人民战争。切实抓好地震专业队伍和群测群防运动，加强防震抗震工作。”之后，全国人民都被动员起来了，防震教育十分普及，群测群防工作发展起来。一旦发现异常，谁都可以到当地地震部门汇报。
记者:我感觉“群测群防”不仅丰富了地震预测信息，而且提高了群众的防震意识，应该呼吁重新开展。这对解开目前政府、科学界和公众之间的预报死结似乎有帮助。
刘小汉:的确是这样，国际地震界对我国的“以预防为主，专群结合，土洋结合，依靠广大群众，做好预测预报工作 ”的经验十分珍视，认为被我们扔掉了太可惜。为此，UNCP-IPASD项目专门拨款来资助地应力等土办法继续研究。
此外，这个项目还探索出了一种开放型地震预报机制，用来打通政府、科学界和公众三者之间的高墙。
具体操作方式大概包括：不同级别的政府部门和科研机构经常向公众公布各种不同的预测意见，由社区公众自己判断相应的防备措施。政府鼓励公众广泛参与宏观异常观测活动，吸收群测群防的经验。科学家普及地震知识，指导群测群防，并及时收集公众观测数据，与公众交流互动，理论性研究和经验性观测同时进行。在社区组织自救互救训练班和各种讲座等活动。
民众越了解地震科学的现状，就越会理解政府是否发布临震警报的难处。民众对地震的恐慌心理是怎么来的？根本不是由于职能部门泄露震情造成的，而恰恰是由于对民众封锁消息。越是封锁消息，越容易滋生流言蜚语，民众就越容易恐慌。理性社会的政府应当使公众清楚自己生活在什么样的环境里，可能面临什么样的危险。在某种程度上来说是让公众自己掌握自己的一部分命运，承担一部分责任。