地震预测、预报、预警

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对地震进行预测、预报、预警的目的在于避免或减轻地震灾害
地震,作为自然灾害危害之首,人们希望能够认识它、掌握它,能对它进行预测预报。但地震预测仍然是世界科学难题,仍处于探索阶段。
1、地震预测
根据对地震规律的认识,预测未来地震的时间、地点和强度称为地震预测。实现地震预测的基础是认识地震孕育的物理过程及在此过程中地壳岩石物理性质和力学状态的变化。
(1)地震预测方法 地震是大地构造活动的结果,所以地震的发生必然和一定的构造环境有关。同时,地震不是孤立发生的,它只是整个构造活动过程中的一个事件,在这个事件之前,还会发生其他事件。如果能确认地震前所发生的事件,就可以利用它作为前兆来预测地震。另外,地震的发生又带有随机性。在积累着的构造应力作用下,岩石在何时、何处发生破裂,决定于局部构造中的薄弱点及其性质,而对这些薄弱点的分布和性质常常不能清楚了解。此外,地震还可能受一些未知因素的影响。因此,预测地震有时就归结为估计地震发生的概率问题。地震预测方法大致可以分为三类:地震地质、地震统计和地震前兆
①地质方法 以地震发生的地质构造条件为基础,宏观地估计地点和强度的一个途径。可用这种方法在大面积上划分未来地震的危险地带,确定不同强度的危险地区,这种工作叫做地震区域划分。由于地质的时间尺度太大,地震的时间预测不能依靠这一方法。
②统计方法 从地震发生的记录中去探索可能存在的统计规律,估计地震的危险性,求出发生某种强度的地震的概率。统计方法的可靠程度决定于资料的多寡。中国历史悠久,有些地区地震资料丰富,运用统计方法可以提供有意义的结果。
③前兆方法 根据前兆现象预测未来地震的时间、地点与强度的方法。地质方法的着眼点是地震发生的地质条件和在比较大的空间、时间尺度内地震活动的变化。统计方法所指出的只是地震发生的概率和地震活动的某种“平均”状态。若要明确地预测地震的发生地点、强度和时间,还是要靠地震的前兆。所以寻找地震前兆是地震预测的核心问题。为了取得可靠的地震前兆,必须开展长期、广泛的观测和研究。
以上三种思路都有片面性,都不能独立地解决地震预测问题,实际采取的是综合的办法,把三种思路所得放在一起对比参照,力求对未来地震活动作出预测。
2)地震预测制度 防震减灾法律法规规定,各级防震减灾部门应当加强地震预测工作,应根据地震监测信息研究结果,对可能发生地震的地点、时间和震级作出预测。
其他单位和个人通过研究提出的地震预测意见和观测到可能与地震有关的异常现象,应当向防震减灾部门报告,收到报告的防震减灾部门应当进行登记,并及时对异常组织调查核实。
国务院和省级防震减灾部门应当组织召开震情会商会,对地震预测意见和可能与地震有关的异常现象进行综合分析研究,形成震情会商意见,经评审,并提出对策建议后,报国务院或省级人民政府。
3)地震预测现状 地震预测研究,在世界和我国大约从20世纪五六十年代就开始了。前苏联最早于1948年就提出地震预测课题。我国于1956年开始把地震预测列入国家长远科技规划项目中,1958年组织调查队到若干历史有名的大地震现场,对地震前兆和有关现象进行了调查。而大规模的地震预测研究是在1966年邢台地震后,经过40多年的努力,取得了一定进展,也成功预报了1975年辽宁海城7.3级地震等一些破坏性地震。
但地震预测仍然是世界科学难题,国内外仍处于探索阶段。人们不能直接观测地球内部,以致对地震的孕育过程和影响这一过程的种种因素缺乏观测数据。尽管地震预测问题提出了很久,各国科学家为此作了很大努力,但至今对地震的成因和规律的认识还很不够,仍不能准确预测地震。
2、地震预报
对未来破坏性地震发生的时间、地点和震级及地震影响的预测称为地震预报。地震预报是根据地震地质、地震活动性、地震前兆异常和环境因素等多种手段的研究与前兆信息监测所进行的现代减灾科学。地震预报技术是从地震监测、大震考察、野外地质调查、地球物理勘探、室内实验研究等多方面对地震发生的条件、规律、前兆、机理、预报方法及对策等的综合技术。地震预报应当包括地震发生的时间、地点、震级和对震害的预测等要素。
(1)地震预报分类 按照国务院《地震预报管理条例》和中国地震局《震后地震趋势判定公告规定》,地震预报包括以下五类:
①地震长期预报 对未来10年内可能发生破坏性地震的地域的预报;
②地震中期预报 对未来一二年内可能发生破坏性地震的地域和强度的预报;
③地震短期预报 对3个月内将要发生地震的时间、地点、震级的预报;
④临震预报 对10日内将要发生地震的时间、地点、震级的预报。
⑤震后地震趋势预报(震后地震趋势判定)对社会产生影响的地震发生后,对受其影响地区近期内地震活动形势的分析结果,包括对震后不会再发生破坏性地震的无震预报,也包括对震后强余震或更大地震的预报。
地震的长期预报和中期预报可称为中长期预报,地震短期预报与临震预报可称为短临预报。
(2)地震预报意见的形成 地震预测预报难度大,社会影响大。作出地震预报必须按规范严格进行管理。防震减灾部门或其他单位和个人通过研究提出的地震预测意见和观测到可能与地震有关的异常现象,经国务院或省级防震减灾部门会商、评审,形成的地震预报意见,需提出对策建议后,报国务院或省级人民政府发布。
(3)地震预报制度 地震预报是社会关注的敏感问题,必须妥善处置。国家对地震预报意见实行统一发布制度。
全国范围内的地震长期、中期预报意见由国务院发布。省级行政区划内的地震预报意见由省级人民政府按规定发布。已经发布地震短期预报的地区,如果发现明显临震异常,在紧急情况下,当地市、县人民政府可以发布48小时之内的临震预报,并同时向省级人民政府和省级、国务院防震减灾部门报告。
防震减灾部门形成的震后地震趋势判定意见,应当向上级防震减灾部门和本级人民政府报告。其他任何单位和个人关于震后地震趋势判定的意见,应当向防震减灾部门报告,不得擅自向社会公告。
除发表本人或者本单位对长期、中期地震活动趋势的研究成果及进行相关学术交流外,任何单位和个人不得向社会散布地震预测意见、地震预报意见及其评审结果。
国家实行地震重点监视防御区制度和年度地震危险区制度。地震重点监视防御区人民政府应当加强对防震减灾工作的领导,根据年度意见和当地地震活动趋势,组织有关部门做好防震减灾工作。防震减灾部门应当增加地震监测台网密度,组织做好震情跟踪、流动观测和可能与地震有关的异常现象观测以及群测群防工作。
(4)地震预报现状 预报地震是人们长期的愿望。几乎每一次强震,都牵动着人们敏感而脆弱的神经。面对毁灭性灾难,人们痛定思痛,屡屡追问,人类什么时候才能对地震做出预测预报?由于地震发生在地下,不能直接观察,更由于影响因素十分复杂,因此地震预报尚未解决。
我国是世界上唯一把地震预测预报作为政府职责、部门工作、专业部门责任的国家。我国的地震预测预报,经过了五十年的艰难历程,有成功的经验,也有失败的教训。对1975年2月辽宁海城7.3级地震的成功预报,经联合国教科文组织评审,作为唯一对地震作出过成功短临预报的国家载入史册。此外,我们还对1976年松潘-平武间的7.2级地震,1976年盐源-宁蒗间的6.7级地震, 1998年宁蒗6.2级震群型地震等破坏性地震,都作过不同程度的预报,取得了比较好的社会效益。但是,1976年唐山地震,甚至三十多年后的2008年汶川地震,都未能作出准确的短临预报。地震预报,包括象美国、日本等发达国家在内,仍然处于探索阶段,远远没有做到像天气预报那样准确。
现在,我们对地震孕育发生的原理、规律已经有所认识,但还没有完全认识;我们已经能够对某些类型的地震做出一定程度的预报,但还不能对所有的地震作出准确的预报;我们所作出的中长期预报已经有一定的可信度,但短临预报的成功率还较低。
(5)地震谣传 没有科学依据的、通过非正规途径传播的、虚构某地将要发生强烈地震的消息。
①地震谣传的危害性 由于地震是一种突发性的灾害,不少人怀有恐惧心理,加上缺乏地震科学知识,对相关法规不够了解,地震谣传仍然时有发生,对社会产生了不良的影响。
地震谣传如果蔓延开来,轻则会使一些人惶惶不安,影响正常的工作和生活;重则有可能出现大量搭建防震棚、抢购物品、人员外流、停工停产等事件,影响社会安定;最严重的甚至可能由于跳楼避震、拥挤踩踏等造成人身伤亡等恶性事故。在大中城市和人口稠密地区出现规模较大、性质严重的地震谣传,如果得不到及时制止,所造成的损失有可能比一次中等破坏性地震更为严重。
②地震谣传产生的原因 产生地震谣传的具体原因有:一是把一些自然现象,如由于气候返暖果树二次开花、动物繁殖造成的迁徙、春季大地复苏解冻而引起的翻砂和冒水等现象,误认为是地震异常。二是防震减灾部门正常的业务活动,如野外观测、地震考察、对某种前兆异常的落实、地震会商、防震减灾宣传、地震应急演练等,引起的猜疑。三是来自海外蛊惑人心的宣传,或为达到某种目的别有用心的造谣。四是受封建迷信思想的蒙蔽而上当受骗。
什么时候最容易出现地震谣传?一是当地发生有感地震,特别是强有感地震之后。二是国内外其它地区发生严重破坏性地震,特别是人员伤亡惨重的特大破坏性地震之后。三是当地开展正常的防震减灾工作时,如召开有关会议、下发有关文件、制订有关法规规章和地震应急预案、进行地震安全性评价或抗震设防工作、进行防震减灾工作检查、进行地震科学的学术交流等等,这些正常的工作如果引起误解,容易引发地震谣传。四是国内外某些新闻媒介发表与地震有关的消息、作品时,如果有夸张、渲染、不准确、不科学的成份,引起人们误解时。五是出现其它不太常见的自然现象或自然灾害时,如天气突变、气候反常和动物的某些异常,容易使人联想到地震前兆,滑坡造成的地裂缝也往往使人误以为要地震。六是极少数人搞封建迷信活动,宣扬伪科学或反科学,有意制造谣言。
④怎样识别地震谣传 识别地震谣传并不困难,掌握以下几条原则,就可以鉴别出来:一是只要不是政府正式发布的地震预报,就一定不要相信。只有政府才有权向社会公开发布地震预报,其他任何部门、单位或个人都不得对外发布地震预报。二是凡是传说“某某单位都已经通知了,马上要发生地震”而没有依据者,都不可信。假如真的要发布地震短期预报或临震预报,政府将采用一切措施迅速通知到震区的全体民众,绝不会只通知一些单位而不通知另外一些单位。三是凡是将发震时间“预报”到一天以内,甚至“精确”到几点几分者,肯定都是谣言。因为目前全世界的地震预报都无法达到这样的水平。四是凡是将发震地点“预报”得十分具体(具体到某个乡或城市、某个街道辖区)者,肯定都是谣言。这同样是因为目前全世界的地震预报都无法达到这样的水平。五是凡是震级大得离奇的,肯定都是谣言。六是凡是贴有“洋标签”(即说国外某专家已经预报)的“跨国预报”肯定是谣言。这不符合国际间的约定,也不符合我国关于发布地震预报的规定。七是凡是带有迷信色彩的地震传言,肯定都是谣言。
⑤怎样对待地震谣传 每个公民都要做到不信谣、不传谣,相信科学、相信政府,自觉抵制、坚决制止地震谣传。当听到地震谣传时:一是不相信。尽管地震预测尚未过关,但是有地震专门机构在监测研究,有政府防震减灾部门在组织开展有关防震减灾工作,因此,不要相信毫无科学依据的地震谣传。二是不传播。应当相信,只要政府知道破坏性地震将要发生,是绝对不会向人民群众隐瞒的。因此,如果听到地震谣传,千万不要继续传播,对传播地震谣传者,国家会依法追究其法律责任。三是及时报告。当听到地震传闻时,要及时向当地政府和防震减灾部门报告,协助防震减灾部门平息谣传。四是如果发现动物、植物或地下水异常时,要及时向防震减灾部门报告,不要随意散布,防震减灾部门会采取措施及时进行调查核实。
海城地震 成功预报
早在1970年,有关部门根据60年代以来华北地区的震情发展趋势和断裂活动特征,将辽宁营口海城地区列为全国地震重点监视区之一,并作出了长期预报。1973年至1974年,辽宁省及渤海地区出现了地形变、地磁、海平面上升及地震活动等明显异常。1974年6月,国务院正式行文批转了地震部门《关于华北及渤海地区地震形势的报告》,正式作出了中期预报。1974年11月,辽宁省部分地区出现宏观异常,12月辽阳地区发生了百余次小震,最大4.8级。1975年1月底至2月初,大量宏、微观异常集中出现在营口、海城地区。2月1日至2月4日凌晨,海城地区又发生数百次小震。2月4日上午10时30分,根据地震紧急会商的结论,辽宁省政府正式发出了地震临震预报,明确指出海城、营口地区可能发生较大地震,并提出五条防震要求,动员广大群众撤到室外。当晚19时36分,海城发生了7.3级大地震,房屋毁坏严重,但由于作了成功的预报,拯救了成千上万人的生命。震区死亡人数仅占人口总数的万分之一点六。这是世界上第一次成功取得实效的地震预报。
3、地震预警
地震预警是指在地震发生后,利用地震波传播速度小于电波传播速度的特点,提前对地震波尚未到达的地方发出地震警报,以减轻人员伤亡和经济损失。电波传播速度与光速一样,约为30万千米/秒。                    
1)地震波 地震波是指从震源产生向四处辐射的弹性波。地震发生时,震源区的介质发生急速的破裂和运动,这种扰动构成一个波源。由于地球介质的连续性,这种波动就向地球内部及表层各处传播开去,形成了连续介质中的弹性波。


图1.32 地震波

 
地震波按传播方式分为三种类型:纵波、横波和面波。纵波(P)是推进波,地壳中传播速度为5.5~7千米/秒,最先到达震中,它使地面发生上下振动,破坏性较弱。横波(S波)是剪切波,在地壳中的传播速度为3.2~4.0千米/秒,第二个到达震中,它使地面发生前后、左右抖动,破坏性较强。面波(L)是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波,只能沿地表面传播,其波长大、振幅强,是造成建筑物强烈破坏的主要因素。

2)地震预警原理 地震预警系统的工作原理(如图1.33),就是与地震波打时间差。
①建立地震预警系统 在一定区域布设相对密集的地震监测台站(间距15-20千米),组建地震监测网;建立地震预警台网中心,实时接收、处理监测台站监测到的地震信息,生成地震预警信息并发布;建立地震预警信息应用点,在人员密集场所、生命线工程、重点企业和高危行业,安装地震预警接收服务器,并与广播电视、手机网络、计算机网络等相连接。

图1.33 地震预警系统
 
②地震预警信息生成及发布 当地震发生时,离震中最近的几个台站率先将最初探测到的地震纵波(P波)信息实时传回地震预警台网中心,台网中心即刻计算出震级、烈度、震源、震中位等,生成地震预警信息并发布。
从目前研究看,比较有效的地震预警是在距离破裂断层50~200千米范围。对于50千米以内地区,预警时间比较短,对工程设施预警及自动紧急处置是能够减少次生灾害的,但该区域内的人反应时间非常有限;而对于200千米以外地区,地震产生的破坏可能又不严重,没有必要预警。
3)预警与预报的区别 “地震预警”并非“地震预报”,两者不属同一概念。地震预报是对尚未发生、但有可能发生的地震事件事先发出通告;而“地震预警”是指突发性大震已在震中发生、破坏性地震波正在向周边传播,对破坏性地震波还没有波及的区域,抢在严重灾害尚未形成之前发出警告并采取措施的行动,也称作“震时预警”。
目前,日本、墨西哥、中国建成了一定规模和数量的地震预警系统或地震紧急自动处置系统。美国、土耳其等国家在积极开展地震预警系统的研究和开发。
我市引进成都高新减灾研究所“ICL地震预警技术系统”,在全市建立了70个地震监测台站,于2012年底建成了“雅安市地震预警和烈度速报试验网”,与高新所共同开展地震预警试验工作。
图1.34 雅安市地震台网中心
对待地震的科学态度是:不怕它,防御它
既要用科学的观点认识地震,又要用正确的方法防御地震。对于每一个社会成员来说,就是要树立防震减灾意识,并为之尽到一份责,献出一份爱。
1)不怕地震。地震不以人的意志而发生,怕是没有用的。对自然灾害,只有研究它、防御它才有用。雅安的地震地质构造大地震发生的可能性较小,中强地震发生造成的人员伤亡和财产损失有限,因此一定要消除谈震色变的恐震心理。
2)消除恐震的心理障碍的方法和途径。学习防震减灾科普知识,了解地球、认识地震,不信谣、不传谣。
3)立足于长期防御,克服侥幸心理。掌握地震应急、避险、震时自救互救的原则和技能,以便地震时瞬间正确抉择、自救互救而脱险生还。
4)支持配合防震减灾部门和地震台站站岗放哨。发现地震宏观异常、地震谣言等情况,及时向防震减灾部门报告。
5)建房、装修等要考虑抗震设防。房屋是你生活、工作时间最多的地方,它能抗震不垮,震时人的生命安全系数就大。
6)积极参与防震减灾活动。防震减灾由人民政府组织领导,要积极地参与政府组织的各项防震减灾活动,依法履行法定义务。
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