国际上有组织地进行地震预报方法的研究几乎已有30年了。除了取得几次有限的成功之外,总的感觉是要得到那种在实际上有用的,又能够以准确的时间、地点和震级预报地震的可靠方法仍然是一个难以达到的目标。尽管有几个国家经过用最佳现代技术和理论装备的数以百计的有经验科学家的努力,但总的进展不快。这个问题看起来是一个极其困难的问题,也许比早期对此研究的先驱者所认为的更加困难。为什么地震预报比预报其它激烈的地球物理现象,例如台风路径、龙卷风和洪水的发生,甚至火山爆发还要困难得多呢?
看起来理解地震之前和地震期间的物理过程与理解大气和水文现象的物理过程差不多。其控制方程看来也不见得更为复杂。那么为何这种认识不能导致较快地得到可靠的预报方法呢?又为什么不能至少达到其它科学领域已经达到的可靠程度呢?
有一种因素是确凿无疑的,即我们需要直接观测的震源区,实际上是一个人们进不去的地方,这些展源区常常隐藏在地表以下若干公里,在许多情形中还掩蔽在洋底数公里下。人们通过飞机或无人装置可把各种仪器放在严重风暴的中心处以测量压力、温度、风速和其它重要参数。还可在洪水到来之前,测量流域盆地中的雨量和监测支流中的流量。从这些测量得到的数值可以限制所研究现象的模型,并且为预报这种系统的未来状态提供根据。
除了活动断层已出露在地表的地方,或者钻孔已打入浅层震源体积的个别情形外,我们一切有关震源特性的认识都是在地表根据测量间接推知的。我们获得的大部分认识都来自分析由地震产生的地面运动,即分析由震源传播出来的地震波和震中附近地表的持久形变。
这些方法虽然很有效,但是代替不了对震源处发生的事物进行直接的观测。一项基本的局限在于震源过程t即涉及断裂、岩石破碎和由摩擦造成的断层物质的加热过程本来是非线性的。
然而我们仍然把线性理论和分析应用于地震数据的反演以求得震源的过程和特性。我们推导出的一些模型都是真实过程的线性等价物。我们认为由这种方法得到的信息是有效的而且是重要的,但是对某些重要事物的发生我们也许还不认识。在震源体积钻孔,打到深度5~10公里(甚至在条件最好的地方)的计划以及在这些钻井布设各种仪器的费用都是极其昂贵的。但是为了要在根本上取得准确预报进展所需的科学知识,投入这些费用是完全有理的。
长期预报概率的方法也许是我们迄今取得的最,大进展。把板块构造理论、地震空区假说和“特征'地震”的概念综合一起可以估计几十年时间段内,在给定地点,发生给定震级的地震可能性。这种估计的准确性,迄今还没得到检验,但是不用几年便可得到检验。虽然这种估计不能在较短时间范围内确定预期发生地籐的时间,但是如果这种估计被证明为可靠的,则它们对识别在何处应当积极采取措施来减轻未来地震造成的损失是很有价值的。
要作长期预报存在着许多困难。我们需要掌握与震级有关的地震平均复发时间的信息。由于强震并不经常地发生在任何地区(幸亏如此),因此对绝大多数断层段来说都无有关平均复发时间和其不确定性的有力证据。对出露的断层来说,从挖掘断层和由地貌学得到的古地震证据是有用的。但是在大多数地方,根据少量资料进行推论仍是唯一可行的最好方法。
另一种困难是由可提供充足资料的极少地区得到的证据表明:强震断层段的特征在时间上是成群发生的。许多地震发生在间隔相当短的时间段,并在下次震群到来之前有长时间的间歇。如果这是地震发生的共同特征,则对预报发生下次地?的时间来说,甚至一项对长期平均复发率作出极其准确的估计也是没有多大价值的。
某些概率长期地震预报看来是有毛病的,因为它们没有考虑到巨震期间沿断层各处发生的滑动量变化。一个可信的地震发生模型预测下次特征地震的发生时间取决于上次地震的滑动量。所以,如果某断层部分发生的滑动量比认为的少,则下次发生强震的时间就会比预期的短得多。
短期预报,即在今后几天或几小时内,某特定地点将发生地震的准确预报是地震预报研究中人们最为关注的目标。除了零散的声称取得了几个著名的成功之外,看来距离得到可作短期预报的可靠方法还很遥远。已经提出了许多可作为短期前兆的现象,但是至今还没有一种前兆现象被证实为地震前总有的现象,或没有前兆就永不发生地震。其部分问题在于地球物理环境中存在固有的噪声,我们至今还不能识别与地震预报方法有关的观测值和那些与此方法无关的观测值起伏之间的重大差异。我们能说的无非是,观测到了某种自然现象就意味着发生地震的可能性增大了;同时观测到几种自然现象就意味着发生地震的可能性更加大了。由于我们迄今在这方面的经验太少,还不能对这些概率进行准确的评估。
最近有关非线性物理学和自然系统的混沌性的研究,导致地震预报进一步复杂化了。可能是因为地震孕育过程的非线性,我们现在还不可能具备充分准确的条件预报遥远时间的这种系统的未来状态。例如,我们甚至在得到了强震有可能在今后几年某断层发生的充分证据,但仍不可能预先知晓地震在断层何处开始,何处终止。
这些困难不应当使我们在继续研究预报方法面前退却。当前的挑战是巨大的,但也能鼓舞科学家寻找答案的斗志。对那些负责给地震预报研究和地震预报系统提供经费的政府部门来说,重要的是需要耐心和给予理解。他们必须具备长远观点和学会正确估价,因为巨震并不是经常发生的,所以距离能够充分检验如何预报地震的想法还需经过很长的时间。在分亨知识和交流经验方面,进行国际合作是至关重要的。这种合作在日、美之间已进行多年了。应当看到,现在还没有到解决地震预报的时候,但是一旦到来,为人类减少伤亡和财产损失的利益,将会大大超出所投入的经费。
〔地震预报(日),1992年6月号〕