幾乎就像余震一樣，關(guān)于地震預(yù)測的問題往往發(fā)生在 6 年 2023 月 <> 日土耳其-敘利亞地震等災(zāi)難之后。提前通知可以防止一些破壞嗎?不幸的是，有用的預(yù)測仍然在科幻小說的領(lǐng)域。

華盛頓大學(xué)地震學(xué)和地質(zhì)災(zāi)害學(xué)教授哈羅德·托賓(Harold Tobin)領(lǐng)導(dǎo)太平洋西北地震網(wǎng)絡(luò)。他解釋了預(yù)測和預(yù)測地震之間的差異，以及目前在某些地區(qū)實(shí)施的預(yù)警系統(tǒng)。

科學(xué)家能預(yù)測特定的地震嗎?

簡而言之，沒有?？茖W(xué)界尚未找到一種做出可操作地震預(yù)測的方法。一個有用的預(yù)測會指定一個時間、一個地點(diǎn)和一個幅度——所有這些都需要相當(dāng)具體，有足夠的提前通知是值得的。

例如，如果我預(yù)測加州將在2023年發(fā)生地震，那肯定會成真，但這沒有用，因?yàn)榧又菝刻於加泻芏嘈〉卣稹；蛘呦胂笠幌?，我預(yù)測太平洋西北部將發(fā)生8級或更大的地震。這幾乎可以肯定是正確的，但沒有具體說明何時，所以這不是有用的新信息。

地震的發(fā)生是因?yàn)闃?gòu)造板塊緩慢而穩(wěn)定的運(yùn)動導(dǎo)致應(yīng)力沿著地殼斷層積聚。斷層不是真正的線，而是向下延伸到地面數(shù)英里的飛機(jī)。由于來自所有上覆巖石重量的巨大壓力而產(chǎn)生的摩擦將這些裂縫結(jié)合在一起。

地震始于斷層上的某個小點(diǎn)，應(yīng)力克服了摩擦力。雙方相互滑過，破裂以每秒一兩英里的速度蔓延開來。兩側(cè)在斷層平面上相互磨削，向各個方向發(fā)出巖石的運(yùn)動波。就像你掉進(jìn)石頭后池塘里的漣漪一樣，正是這些波浪使地面震動并造成傷害。

大多數(shù)地震都是毫無征兆地發(fā)生的，因?yàn)閿鄬颖豢ㄗ×?mdash;—盡管它們周圍移動的板塊承受著壓力，但斷層還是被鎖定和靜止的，因此在破裂開始之前是無聲的。地震學(xué)家在最初的突破之前還沒有找到任何可靠的信號來測量。

一個地區(qū)發(fā)生地震的可能性如何?

另一方面，今天的地震科學(xué)已經(jīng)取得了長足的進(jìn)步，我稱之為預(yù)測，而不是預(yù)測。

地震學(xué)家可以使用GPS技術(shù)和其他手段以毫米級精度測量板塊的運(yùn)動，并檢測應(yīng)力積聚的地方?？茖W(xué)家們知道過去地震的記錄歷史，甚至可以使用古地震學(xué)的方法推斷出更遠(yuǎn)的時間：過去地震的地質(zhì)保存證據(jù)。

將所有這些信息放在一起使我們能夠識別故障破裂的條件成熟的區(qū)域。這些預(yù)測表示為未來幾十年內(nèi)某個地區(qū)發(fā)生特定規(guī)?；蚋蟮卣鸬目赡苄?。例如，美國地質(zhì)調(diào)查局估計，未來6年舊金山灣區(qū)發(fā)生7.30級或更大地震的幾率為72%。

是否有任何地震可能即將來臨的跡象?

每1次破壞性地震中只有大約20次發(fā)生前震 - 在同一個地方發(fā)生較大地震之前較小的地震。不過，根據(jù)定義，它們不是前震，直到更大的前震隨之而來。無法識別孤立的地震是否是前震，這是為什么有用的預(yù)測仍然無法實(shí)現(xiàn)的重要原因。

然而，在過去十年左右的時間里，發(fā)生了許多8級或以上的大規(guī)模地震，包括2011年日本的9.0級東北地震和海嘯以及2014年的智利8.1級地震。有趣的是，這些最大的地震中的大部分似乎表現(xiàn)出一些前兆事件，要么是地震儀探測到的一系列前震，要么是GPS站探測到的附近地殼的加速運(yùn)動，被地震科學(xué)家稱為“慢滑事件”。

這些觀察表明，也許至少一些大地震確實(shí)存在前兆信號。也許隨之而來的地震的龐大規(guī)模使得在主要事件之前斷層區(qū)域的其他難以察覺的變化更容易被檢測到。我們不知道，因?yàn)檫@些大于8級的地震很少發(fā)生?？茖W(xué)家們沒有很多例子可以繼續(xù)，讓我們用統(tǒng)計方法測試假設(shè)。

事實(shí)上，雖然地震科學(xué)家都同意我們今天無法預(yù)測地震，但現(xiàn)在基本上有兩個陣營：一種觀點(diǎn)認(rèn)為，地震是復(fù)雜級聯(lián)微小效應(yīng)的結(jié)果——一種敏感的連鎖反應(yīng)，始于眾所周知的蝴蝶翅膀在斷層深處拍打——所以它們本質(zhì)上是不可預(yù)測的，并且將永遠(yuǎn)如此。另一方面，一些地球物理學(xué)家認(rèn)為，如果我們能找到正確的信號來測量并獲得足夠的經(jīng)驗(yàn)，我們有一天可能會解鎖預(yù)測的關(guān)鍵。

預(yù)警系統(tǒng)如何運(yùn)作?

今天一個真正的突破是，科學(xué)家們已經(jīng)開發(fā)出地震預(yù)警系統(tǒng)，如目前在加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州運(yùn)行的USGS ShakeAlert。這些系統(tǒng)可以向居民的移動設(shè)備和關(guān)鍵機(jī)械的操作員(包括公用事業(yè)，醫(yī)院，火車等)發(fā)出警報，在震動開始前提供幾秒鐘到一分鐘以上的警告。

這聽起來像地震預(yù)測，但事實(shí)并非如此。地震預(yù)警依賴于地震儀網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以檢測斷層上地震的開始，并在破壞性波擴(kuò)散到很遠(yuǎn)之前自動計算其位置和震級。傳感、計算和數(shù)據(jù)傳輸都發(fā)生在接近光速的地方，而地震波的移動速度更慢。這種時差是允許早期預(yù)警的原因。

例如，如果華盛頓州海岸的海洋下方發(fā)生地震，沿海站可以檢測到它，波特蘭和西雅圖等城市可以獲得數(shù)十秒的預(yù)警時間。人們很可能有足夠的時間采取生命安全措施，比如“掉落、掩護(hù)和堅持”——只要他們離故障本身足夠遠(yuǎn)。

預(yù)測會帶來什么并發(fā)癥?

雖然地震預(yù)測通常被稱為地震學(xué)的“圣杯”，但如果發(fā)展起來，它實(shí)際上會帶來一些真正的困境。

首先，地震是如此罕見，以至于任何早期方法都不可避免地具有不確定的準(zhǔn)確性。面對這種不確定性，誰會呼吁采取重大行動，例如疏散整個城市或地區(qū)?如果地震沒有發(fā)生，人們應(yīng)該遠(yuǎn)離多久?有多少次是狼來了，公眾不再聽從命令?官員們?nèi)绾纹胶獯笠?guī)模疏散混亂的已知風(fēng)險與震動本身的風(fēng)險?預(yù)測技術(shù)將完全形成和可靠的想法是海市蜃樓。

在地震學(xué)領(lǐng)域，人們常說地震不會殺死人，建筑物會。今天，科學(xué)家們在預(yù)測地震災(zāi)害方面已經(jīng)足夠好，最好的行動方案是加倍努力建造或改造建筑物、橋梁和其他基礎(chǔ)設(shè)施，以便在任何已知有未來大地震風(fēng)險的地區(qū)發(fā)生地面震動時，它們都是安全和有彈性的。至少在可預(yù)見的未來，這些預(yù)防措施將帶來比地震預(yù)測手段所希望的更多的生命和財產(chǎn)節(jié)省的回報。