中國的預報地震之戰

地理雜談

導讀(這是12年前的1996年,我們為美國《科學》雜志做的一篇報道,介紹中國為預報地震所做的30年的努力——地震預報計劃的由來、產生的結果和當時的狀況。報道由我當時的同事李慧執筆,《科學》的編輯補充采訪了一些美國的地震學家,並且專門介紹了1976年河北青隆縣“擅自”預報地震消息而避免了唐山大地震滅頂之災的案例(報道原文見http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/273/5281/ ...

(這是12年前的1996年,我們為美國《科學》雜志做的一篇報道,介紹中國為預報地震所做的30年的努力——地震預報計劃的由來、產生的結果和當時的狀況。報道由我當時的同事李慧執筆,《科學》的編輯補充采訪了一些美國的地震學家,並且專門介紹了1976年河北青隆縣“擅自”預報地震消息而避免了唐山大地震滅頂之災的案例(報道原文見http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/273/5281/1484.pdf)。
這篇報道中所涉及的人物,現在有的可能已經退了。但是報道的內容,似乎仍然有作為背景了解的參考作用。報道解釋了中國為什麼要開展地震預報研究——邢台地震災區一位老農民的請求,世界上100年來10%的7級及以上地震發生在中國的現實,以及對預報地震之難的不了解,促成了這個計劃的上馬。報道也如實說明中國地震預報的局限——基於經驗,甚至靠運氣。經驗性對預報有前震和許多前兆的地震比較有效,而這樣的地震在所有地震中只占一小部分,並且不是對所有這類地震都能夠做出臨震預報。報道也沒有隱諱地震預報工作所面臨的挑戰——在提高預報准確性方面取得重大的進步很難,在短時間內,我們還無法弄懂地震機理。因此,中國的地震科學工作者要學會既從成功中也從失敗中學到東西,通過冷靜地重新評估自己的工作“從一種以為馬上就可以預報的輕率中”走出來,從過分期待實時預報轉向更為現實的防震減災。
但是,對於當時提出的防震減災計劃現在的落實情況,我後來沒有機緣去追蹤過。從此次汶川地震造成的災情來看,恐怕是有些問題的。)

中國的預報地震之戰

地震經常震撼中國。持續了30年之久的監測中國地震的巨大努力,已經導致了史無前例的──然而也是頗有爭議的──成功。在這種經驗性的方式背後,又是什麼呢?

按照流行的說法,一切都是從一位老農提出的一個樸素的要求開始的,他的生活剛剛被1966年3月發生在中國北部河北省邢台的兩次地震攪得昏天黑地,那次地震使8064人喪生。這是新中國成立17年來第一次發生大規模災難性地震,引起了國家領導人的極大關注。“我們很感激政府為我們度過災難所做的一切,”據說這位老農這樣對親自前來指揮救災工作並慰問災民的周恩來總理說道。“但是下次地震來之前,政府能不能先給我們打個招呼?”他的請求也帶有政治的意味:很多中國人把地震視為國內不安定的不祥之兆,指望著政府確保政治結構安然不動。
回到北京,周召集了一批中國頂尖的地球科學家,要求他們幫助避免這類災難。1971年,創建了國家地震局,主持一項剛剛開始的全國性計劃。不到5年,國家地震局回應了那位老農的要求,發布了歷史上第一次成功的短臨地震預報:在一次7.3級的地震於1975年2月4日襲擊中國東北的遼寧海城前13小時,就發出了警報。

中國的地震預報計劃由此應運而生,盡管其成功的定義難以捉摸而且很有節制,它仍是世界上有所爭議的最有成效的計劃。它已發展為由863個地震及前兆觀測台站、6個區域性和15個地方性遙測站、10個數字化地震監測站和257個獨立的強震觀測台站組成的全國性網絡。在這個網絡工作的科技工作者約有一萬人,而為他們提供數據的遍布全國的觀測員則數倍於這些科技人員。中國1996年為這項計劃的投入將達4500萬美元,對一個數千美元就代表著一筆可觀經費的國家而言,這是很有實質性的投入了。

經過幾十年的保密,中國人最近開始向西方開放了這項計劃,使外國科學家們得以就近看看一項許多人曾十分懷疑的努力。12月,北京將主辦聯合國召開的一個關於地震管理的研討會,以改進發展中國家科學家和公共行政官員的關系,屆時,中國的努力將引起更多的國際關注。

就他們目前所見到的而言,沒有多少西方研究人員指望中國的計劃產生馬上就能用的現成的預報方法。但是,日益明顯起來的是,以往地震的大量數據有可能產生一些有關地震前兆的令人感興趣的線索。“他們的成功超過其他任何人,”在首都華盛頓的卡內基研究所的地震學家保爾·希爾沃說,他最近在《科學》探討過這類測量的價值。“我認為,我們西方人肯定有很多東西要向他們學習。”

與此同時,希爾沃和其他西方科學家也指出中國地震預報活動的嚴重不足。“他們的方法嚴格來說是經驗性的,”希爾沃說。“他們不了解基礎物理學或地質學。”其他要求不透露姓名以免得罪潛在的合作者的西方地震學家則不以為然地談到較高的誤報率,和證實任何具體預報細節的難度。
國家地震局的官員們承認他們方法的局限性。但是他們認為,過去一個世紀以來,世界上所有7級或7級以上的地震有10%發生在中國,對於這樣一個國家而言,預報是拯救生命和財產的最有效的辦法。“我們無法持續地經受地震造成的損失和社會動蕩,”國家地震局副局長葛治洲說。

監測熱潮

中國的辦法基於這樣一個道理,用葛的話說,就是,“在物理學解釋行不通時,經驗性預報卻能奏效。”例如,1975年那次成功的預報,就是根據前震和大量地球化學、水文和其他異常。其准確性令地震學界目瞪口呆,引發了一場為時短暫的預報浪潮,盡管一些科學家相信,廣泛的前震大大勝過其他任何前兆的價值。自那以來,國家地震局已經宣布過十多次地震預報的成功,挽救了千百萬人的生命。

例如,1995年,科學家們利用各種前兆,包括前震、地下水位和水溫異常,在一場大震襲擊西南的雲南省之前一天向當地政府發出警報。雲南地震局預報中心主任陳立德說,科學家們特別根據的是對過去42年中6級及以上的39次區域性地震的分析,以及對過去8個月中發生的級別較小的8次地震的推斷。“如果中等強度地震之間的間隔短於47天,而且這樣的地震連續發生5次以上,”陳說,“6個月之內就有可能發生一次7級以上的地震。”民政官員說,7月12日襲擊孟連的7.3級地震,給一個60萬人口的縣城只造成11人死亡。如果事先不知道地震,死亡人數就會多得多。

這些地方性警報是每年秋季開始的一個過程的最後一步,這就是國家地震局召集全國主要地震學家在北京召開的彙商會,屆時會要求他們畫出一張最有地震危險的區域圖。一般來說,每年大約有一半的區域是從前一年的名單上沿續下來的。在中國地震學界,這個彙商會是每年最重要的事,它根據對國內最活躍的斷層的地震和其他變量的監測得出的結論,要直接上報國務院。單子上所列的地區也有理由引起科學家們更多的關注。

今年的地圖上標出了12個據信最有可能遭受破壞性地震的地區。今年已經發生的3次嚴重地震中,有兩次發生在圈定地區之內──一次是雲南省2月間發生的7級地震,另一次是西北的新疆維吾爾自治區發生的6.9級地震,它們也發生在預報特地指出的時間範圍之內──從幾天到幾個月。

國家地震局分析預報中心副主任張國民說,這種信息會交給自治區和省裡的官員,但不公布,“以免造成不必要的恐慌”。臨震預報只公布給預計受到影響的區域的居民。國家地震局聲稱這些中、短期預報的准確率為25%,這是一個無法單獨證實的數字,因為沒有披露細節。

多年來,通過冷靜地重新評估工程的重要意義,中國的地震計劃已經從一種以為馬上就可以預報的輕率中進步起來。國家地震局地球物理所研究員張少泉說,在現階段,目標是把“防震和抗震這兩個原則”結合起來,“(從而)減輕災害的影響”。

為此目的,國務院於1994年發起了一個10年計劃,要求大、中城市的所有新建築都能夠抵抗至少6級地震。與這項建築計劃同時進行的,還有一項密切監測21個地區和13個重點城市的10年計劃,以及中國27個省份的地震應急准備的法規和條例。

強烈的呼聲

然而,發出大量有關高危地區的信息並不會保證成功;對數據也可能忽略。中國官員們承認,這項計劃最大的失敗,就是對1976年7月28日黎明前北京以東150公裡的唐山發生的7.8級地震沒有作出短期預報。這個擁有100萬人口的工業城市有24萬人喪生,損失超過5億美元。

確實有些科學家擔心,過分強調預報有可能給民眾造成錯覺,以為政府有能力對所有地震都發出實時預報。“這是誤導,很危險,”中科院院士、地球物理學家陳喁說。“事實上,中國的地震預報仍然處於依靠經驗的階段,”他說。官員們說,經驗法用於有前震和許多前兆的地震最為有效,這在所有地震中只占一小部分。海城和孟連的地震這種前震和前兆就很明顯。

擔任國家地震局副局長達15年之久的陳現在是國際地震學和地球內部物理學協會的預報委員會的主席。他已經把他的研究從預報轉向他所說的“更加基礎性”的風險評估研究上,但他認為水平還較低──用於基礎研究的經費只占總預算的不到10%。

就連中國的官員們也說不應當過分誇大成功。“這3個危險區(即現在列出來的今年已經震過的地區)幾乎年年都圈出來,”在國家地震局起草政策法規的地球物理學家孫士洪說。“這多半是憑運氣和意外收獲,而不是靠科學意義的精確性。”就嚴格意義上的預報而言,地球物理學家張少泉說,“我們只能預報很小一部分地震。”

國家地震局很想改進這一記錄。葛治洲說,中國地球科學家們希望在本世紀末下世紀初“在提高預報准確性方面取得較大進展”,但他也承認,取得重大的進步很難。孫說,“在這樣短的時間內,我們還無法弄懂地震機理。”

最近才第一次看到中國人積累的一些數據的西方科學家們也持這些保留意見。但是他們相信,這些信息也會指向一些有趣的研究思路。例如,今年夏天,中美研究人員聯手發表了一項電阻率信號的分析結果──這是一種同地殼中裂縫和流體的量相關的電流測量──這是根據1976年地震前2到3年唐山地區的觀測記錄所做的,它指出好幾個可能的前兆。“這是些有趣的現像,暗含著我們可以測量的東西,”哥倫比亞大學拉蒙特-德赫蒂地球觀測台的地震學家列奧納多·錫柏說。他談到他們發現地震前一段時間,電阻率降低,水位下降。“下一步是弄懂這一過程,看看能否從中得出一般性結論。”

除了這些數據群的價值,論文作者們還將這次合作看成關系的進一步改善。“這是我們第一次能夠接觸到實實在在的數據,”麻省理工學院的地球物理學家柯利斯·馬隆說。錫柏還說,“中國人過去就提出過這些結果,但是圈裡的人當時都以懷疑主義的態度看待他們。”

對一些西方科學家而言,地震預報計劃也顯示出在對科學的追求方式上的一種有趣的文化差異。“對待衝突和矛盾的證據,中國科學家比西方科學家要更從容,”為聯合國這個新的項目起草了建議的匹茲堡大學地震政策方面的專家路易斯·康福特說。“當他們面對這一問題時,他們就拓寬探究的範圍,收集更多的數據。”

而收集更多的數據,正是中國人將繼續做的。“隨著我們研究的深入,我們要努力作出更准確的預報,而且我們會既從成功中也從失敗中學到東西,”國家地震局的葛說。就連地球物理學家陳也相信,同這項挑戰的意義和中國迄今為止的成功相比,政府對預報的過分熱情算不上什麼。“要不是我們能預報出某種類型的地震,”他說,“我們可能早就放棄這種努力了。但是我們現在正在半道上,除了繼續往前走,別無選擇。”

(李慧,原載《科學》1996年9月13日一期,傑夫·莫裡斯補充采訪)


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