李尚勇(现实制度问题研究学者、《大地震临震预报的曙光》作者)
“临震预报有效途径系列”目录(视频+文字)
(1):大地震临震预报的制度基础
(2):大地震临震预报的客观基础
(3):大地震孕震过程的复杂多样性
(4):大地震临震预报的基本制度条件
(5):大地震临震预报的一系列技术条件(5-1)、(5-2)
“一系列技术条件”(5-1)视频链接:
“实现大地震临震预测预报的基础条件”
(5-1)实现大地震临震预测预报的基础条件
下面是本视频的文字简介:
临震预报的有效途径(5-1):
(一)实现大地震临震预报的基础条件
在人类目前的科学水平和技术条件下,只能利用“经验性前兆异常”,采取“经验预测”、“追踪预测”的形式,去实现大地震的临震预测预报。在“经验预测”的条件下,大地震临震预报的一系列技术条件主要包括实现大地震临震预测预报的基础条件和大地震临震预测预报的技术条件。前者主要包括两项:(1)在地震重点危险区组建本地群测群防,建立微观异常监测网;(2)广泛发动群众,布设宏观异常观察网。
1、组建微观异常监测网
若要利用地震微观异常实现短期和临震预测,则整个孕震区所有前兆异常监测台站的种类、数量和密度,以及其中某种监测手段的台站数量和密度,都必须满足短临预测的最低要求。国家地震局近20年来建设数字化监测台网的大范围实践证明,在大范围、大尺度条件下,“零星”布设微观异常监测台站,几乎没有短临预测尤其是临震预测的意义。
由于地震成因仍然不明确、不肯定,现有的微观异常监测手段和方法可能都还没有准确抓住地震前兆的本质,都还处于“盲人摸象”或者“摸着石头过河”的阶段,因而几乎所有的微观异常监测手段和方法所捕捉到的微观异常都不是十分稳定、可靠。另一方面,大地震孕震过程异常复杂,即使将监测效果好的监测仪器布设在微观异常最为敏感的地点,它也不是对所有地震的微观异常都有反应。
因此,即便有某种监测效果好的“骨干”监测台站,可以提供相对可靠的微观异常信息,也仍然难以据此决策发布大地震短临预警。因为,这些相对“孤立”的微观异常信息仍然存在可靠性问题,因而需要其它微观异常监测手段的“大数量”配合。进一步的研究显示,只有当某个孕震区域范围内大量出现微观异常时,大地震的短临预警才(初步)具备了必要条件。
但是,由于成本问题,人们目前还不可能将“非骨干”监测台站密集布设于全国所有的活动断裂带。这样一来,就有一个重点“布防”的问题。在现有科技条件下,重点“布防”问题可以得到很好的解决。例如,以中国国家地震局为主的主流预测目前可以将中长期预测做得很好[1],他们的年度预测及其划定的重点危险区,可以作为非主流预测(群测群防)密集布设监测台站,重点“布防”的主要依据。
本书所说的“主流预测”,是指依靠地震物理方法预测地震,即“物理预测”;“非主流预测”,是指运用非主流、非地震物理方法预测地震,即利用监测“经验性前兆异常”的方法预测地震,又称为“经验性地震预测”或“经验预测”。为了行文方便,这一对概念既指“方法和手段”,也指使用这些方法和手段的主体“人”。
由于微观异常分布的范围很广,一般距未来震中三五百公里,不过最为显著的微观异常往往集中在距震中公里的范围内,因此,对于短临预测来说,在已经具备年度预测的情况下,在地震重点危险区相对密集地布设群测群防监测网是一种非常现实的选择。
年,河北青龙县在主*官员冉广岐的带领下,在国务院中期预报和地震专家通报短期震情的基础上,依靠他们自己的16个微观异常监测点和广泛发动群众构成的宏观异常观察网,成功实现了唐山7.8级大地震的临震预报,取得了全县47万人“无一震亡”的优异减灾实效。同年,云南龙陵、四川松潘、盐源3个大地震的成功临震预测预报,也是直接受益于在地震重点危险区遍布微观异常监测点(当时要求每个区县设3~5个群测点)。[2]
根据过去成功震例的经验,群测群防使用的监测仪器不需要太精密(仪器太精密,测出的数据就“散”了,反而看不见异常)。海城和唐山地震时期,群测群防那些价格低廉的仪器甚至“土”仪器都派上了大用场。那时的经验显示,这些土仪器虽然精度不高,平时没什么反应,但当大地震前夕地下微观异常很突出时,它们大都有较大反应(异常反应数值是平常值的几倍到几十倍)。如今,经过近40年的研究、探索和改进,中国微观异常监测仪器已经达到了相当高的水平,不少仪器不仅技术水平世界领先,而且还拥有自主知识产权,这是唐山大地震时期无可比拟的。而其中一些监测仪器,不仅科技含量高,而且价格低廉,能够满足密集布设群测群防监测网的经济成本要求,非常适合群测点使用。
2、发动广大群众,布设宏观异常观察网
一般地说,大地震前的宏观异常会“沿发震构造带展布”[3],并在短临阶段逐渐收缩并最后集中于未来大地震的震中附近地区[4]。但是,由于危险断层的孕震活动是大尺度事件,所以,在地震孕震的短期阶段,宏观异常往往表现出超大尺度范围,动辄距震中数百公里。并且,由于受地震地质构造的影响,许多宏观异常事件,特别是动物异常、地下水突出异常、地下气体溢出异常和地热异常等等,往往在时间、地点上表现出随机和偶然性,即哪类宏观异常、在什么时间、出现在什么地点,是随机的,本质上是必然中的偶然事件。
因此,在如此广大的孕震区域内,通过零星布设孤立的群众观察“哨”去捕捉宏观异常是一种“守株待兔”的消极行为。对于动辄数万、数十万平方公里的孕震区域来说,个别人的活动范围实在是太有限;几个人,即便是专业人士,在茫茫大地上,去寻、去碰那些偶然事件,巧遇的概率相当低。
这种设置宏观异常观察“哨”最失败的震例是年的唐山大地震。当年,唐山地区设有动物观测哨个,全区群测群防队伍也多达1.6万余人,然而,这与辽宁省广泛发动的数千万群众相比,完全不在一个“量级”上,结果,唐山地区不仅没有发现短期宏观异常,而且也“痛失”临震宏观异常大爆发信息。
地震部门另一种企图捕捉宏观异常的做法是,将观察“哨”设在养殖场、养殖专业户、动物园和动物研究所等动物比较集中的地方。但这同样存在重大缺陷。汶川地震后,地震专家实地调查动物异常情况后发现,养殖场、专业户和动物研究所的动物在震前出现异常的情况比较少,相反,野生动物比圈养动物对地震前兆更为灵敏。显然,野外生存需要敏锐感知周围环境并防御攻击的本能,圈养动物“饭来张口”的“生活方式”使它们更多地丧失了这些能力。
综上所述,捕捉宏观异常必须充分发动地震重点危险区的广大群众。除此之外,别无他法。
从操作层面来看,当国家地震局年度预测确定了地震重点危险区以后,就应该在这些地区广泛发动群众注意观察宏观异常,建立起有效的震情上达渠道,方便群众第一时间向指定机构或部门报告宏观异常,并建立分级“落实”(核实)异常的制度。只有依靠地震重点危险区的广大群众,才可能在大地震前捕捉到大量真实、有效的宏观异常,从而支持地震现场(震中区)的临震预测和临场决断。
正反两方面的震例显示,如果广泛发动群众且信息渠道畅通,在大地震之前完全可以收集到大量宏观异常(如海城大地震);但是,若仅仅发动少数群众,且信息上达渠道不畅,大震之前大量宏观异常就有可能到不了专业地震预测机构那里(如唐山大地震);相反,如果没有发动群众(如震情对广大群众“保密”),地震部门就会变成“瞎子”和“聋子”,大震前大量的宏观异常就会“丢失”(如唐山地震和汶川地震)。由此可见,广泛发动并依靠地震重点危险区广大群众去观察宏观异常,应该成为专业机构、地震现场(震中区)“捕捉”大地震的必要手段。
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因为由主流地震学家主导的国家数字化地震监测台网主要布设了主要对于中长期预测有用的“物理预测”方法及其派生手段的台站,而真正对短期和临震预测有用的前兆异常监测台站的种类、项目和密度都远远不能满足短期和临震预测的需要。
从根本上说,整个国家数字化地震监测台网,就没有大地震临震预测预报的功能。
所以,远离地震现场(这至少意味着没有群测群防和广大群众支持)的主流中高级地震专家,依靠这些仪器,最多也就做到短期预测,而如今,在绝大多数情况下,能够做到中期预测和年度重点危险区预测,已经很不容易了。(业内有一个基本判断,今天的中高级专家与年代的前辈完全没法比。)
主流的中高级地震专家确实做不到大地震的临震预测,所以他们说“地震不能预报”——他们的确做不到。
不过,主要不是他们没有能力做到大地震的临震预测,而是他们没有一系列必不可少的技术和制度条件去支持他们的技术工作。假如,他们在有效组织了“防震自救”的地震现场(震中区及其附近地区),那就另当别论了。
[1]李尚勇:《大地震临震预报的曙光——求解地震预报的制度困局》,东方出版社,年7月,第-页。
[2]李尚勇:《大地震临震预报的曙光——求解地震预报的制度困局》,东方出版社,年7月,第53-55、-页。
[3]孙其*、吴书贵:《中国地震监测预报40年》,地震出版社,年12月,第页。
[4]梅世蓉主编:《年唐山地震》,地震出版社,年8月,第、页
“一系列技术条件”(5-2)视频链接:
大地震临震预报的技术条件
下面是本视频的文字简介:
临震预报的有效途径(5-2):
(二)大地震临震预报的技术条件
大地震临震预测预报的技术条件主要包括:大地震短临预警的必要条件、临震预警的充分条件和临震预报的充分必要条件。
1、大地震短临预警的必要条件
大地震孕震短期阶段微观异常的基本特征是“大范围监测值大幅度、高强度快速变化”,而临震阶段微观异常的基本特征是“瞬时监测值出现脉冲式突变”,若在前一种特征的基础上,又零星或少量出现“脉冲式突变、突跳”,那孕震阶段便有可能处于由短期向临震过渡的阶段,即大地震(可能)进入所谓的“短临阶段”(这实际是一个带有可能性和过渡性质的“模糊概念”)。
基于上一节“实现大地震临震预报的基础条件”和相关论述,笔者认为,在大地震孕震的短临阶段,只有当该孕震区域内大量出现微观异常,同时或相继大量出现宏观异常的时候,大地震短临预警才真正具备了必要条件。
这里的“大量”是一个数量限定概念,它并没有一个具体的阈值范围。究竟多少才算“大量”,这需要在实践中继续探索。但目前有一点可以确定,即在特定孕震区域内连续出现“一连串”微观和宏观异常事件,尤其是出现一定数量的标志性微观和宏观异常事件时,可以认定为“大量”。
显而易见,“大量”的微观异常需要专业监测台网和群测群防监测网去保证,而且后者应该是主体;而“大量”的宏观异常则需要广泛发动地震重点危险区的广大群众去观察、去报告。
在上述基础上,专业机构及其主流地震学家真正需要做的技术工作有两个,一是甄别独立孕震和多震孕震,从而最后确认“谁”才是目前最危险的那个“目标”孕震断层;二是判断前兆异常的性质和类别,区分中、短、临异常及其转折,为最后的临震预测指明方向。
反之,在没有掌握相对完整的中短临前兆异常“链”,没有“大量微观和宏观异常”支持的情况下,仅凭1个或几个微观异常,哪怕是最为典型的微观异常,主流地震学家也不可能作出短临预测(尤其是临震预测),而*府也不可能依此作出短期尤其是临震预报。这就是目前那些高水平非主流预测(包括民间预测)“单兵作战”或“孤*奋战”,虽成效显著,却难以产生减灾实效的最为深刻的原因。
2、大地震临震预警的充分条件
在已经有中长期地震预测的情况下,如果根据中期预测在年度重点危险区布设了足够数量和密度的微观异常监测网,那么,监测到7、8级大地震的短期和临震微观异常应该没有什么技术难度。
在广泛发动群众并布设群测群防监测网的基础上,当上述所有中短期异常、大量临震微观和宏观异常都相继出现以后,若再捕捉到一些前兆监测项目数据的“突跳”,是不是可以判断为临震前兆呢?
众多震例资料亦显示,大地震前微观异常的脉冲突跳现象较为普遍。例如,地电场监测到的“突跳”周期一般为几秒至几分钟,以1~2秒居多,突跳幅度是平常值的几倍到几十倍。显然,想要获得临震前夕微观异常的“突跳”信息,必须采用自动记录仪且24小时连续监测记录,而定时(如日、小时)测量值或平均值都不能获此信息。
对于微观数据“突跳”这一类临震前兆的物理性质,可以借用郭增建教授的一个比喻[1]。他说,在原理上,当一只骆驼负重到极限时,再加上一根稻草就足以将其压垮。同理,“当地震孕育到了成熟的程度后,它的发震时间则取决于外因的‘一颗草的压力’,这就是(运用)触发和调制模式来预测地震的思路”。
显然,在临震阶段出现微观数据“突跳”,它所反映的正是这“最后一根稻草”的作用,而这根“稻草”有可能是某种地震地质构造事件,以及太阳、月球、大型特大型水库库水变化等等事件。
基于上述理论并结合前面的论述以及众多大地震震例,笔者作出如下结论:某个孕震区域内相继大量出现微观和宏观异常,是大地震短临预警的必要条件,而后,再出现数量不少的微观异常监测数据脉冲式突变(即数量不少的监测点出现监测数值“突跳”),则构成了大地震临震预警的充分条件。
在海城地震前夕,辽南地区70多个群测点的土地电有1/3出现“临震突跳”,突跳周期大多1、2秒钟,突跳幅度是平常值的几倍到几十倍。[2]
上述情况显示,所谓“地震前兆”其实并不象那些主流地震学家主观界定的那样,表现为某种单一的“确定性地震前兆”(即对特定前兆异常而言,“有此兆必震,有震必有此兆”)。相反,在现有科技条件下,所谓“地震前兆”,实际上是一个在较大时空范围内表现为中期、短期和临震异常相互区别又相互衔接的“前兆异常集合”。同理,所谓“临震前兆”其实是一个临震性质的“前兆异常集合”,在本质上,它是一系列中短期性质前兆异常持续发展的后果和高潮。众多震例显示,这个“临震前兆异常集合”往往种类多、数量大,问题只在于“你捕捉到了多少”。
可见,人们应该用普遍联系的观点、而非孤立的观点去看待大地震的前兆异常。只有真正掌握了大地震完整的“中短临前兆异常链”,人们才能将那些突出、典型的微观和宏观异常放在这个“链条”中去认识,从而确认它们的重要震兆意义。也只有在这个基础上,那些表面上看起来“突兀”的异常,才能够对号入座,形成这个“链条”的关键环节,而不是被“忽略”掉。
显然,在这个认识的基础上能够知道,在短临阶段出现的大量宏观异常,本质上是中短期一系列前兆异常进一步发展而形成的高潮。只有捕获了这个前兆异常的“高潮”,人们才能够确定大地震短临预警具备了最后一个必要条件;也只有在微观和宏观这两个必要条件具备以后,人们才可能进一步通过微观异常的临震“突跳”去判断大地震临震预警具备了充分条件。
一般而言,此时已经具备发布大地震临震预警的技术条件。而此时,距离大地震爆发一般还有数天到数小时。
3、大地震临震预报的充分必要条件
对于一些更为典型的大地震来说,在已经具备上述必要条件和充分条件的情况下,在震前数小时至几分钟,还会出现一些很突出的宏观异常,如地下水和动物大异常,有些还会出现前震、地光、地声和严重电磁扰动等典型的大地震临震前兆(我称为“宏观异常大爆发”),此时,大地震临震预报已经具备充分必要条件,距离大地震爆发仅有数小时到数分钟。
根据本书的定义,大地震的短临预警和临震预警是由预测机构或地震部门发布,由公众自主决策防震避险。当大地震临震预报具备充要条件,且由*府主*官员决策决断时,大地震的临震警报便从通常意义上的“临震预警”(由公众自主决策防震避险),转变为“临震预报”(由*府决策防震避险)。这便是本书的理论体系又称之为“大地震临震预报预警体系”的主要原因。
判断上述必要条件、充分条件和充分必要条件需要一个基础或前提,这就是,这个大地震已经形成序列、阶段较为完整的“前兆异常链”,即已经确认该孕震过程相继表现出长期、中期、短期和临震异常的阶段性,或者已经确认中短期异常出现了阶段性“转折”。
特别需要说明的是,监测人员捕捉临震“突跳”,并不需要高深理论,但需要有丰富的临场经验。—年的原始记录等有关资料显示,海城地震监测站曾经将地电场监测(即土地电)做到了极致,即他们将临震预测时间精确到了天、甚至小时。据《鞍山市地震志》记载,该站监测人员“全是从农村(招)来的临时工”,他们的文化程度都不高,仅1人(技术负责人)经过省地震部门2个月地震监测技术培训。但经过1年多的潜心研究、摸索和实践,他们总结出了适合自己监测站的土地电突跳规律。
同样,捕捉并确认大地震临震预报的充分必要条件也不需要高深理论,但决策者需要真正掌握大地震完整的“中短临前兆异常链”信息,包括孕震过程相继表现出来的中短临各阶段异常及其“转折”的具体表现,尤其是能够在第一时间真正掌握来自地震现场(震中区)的具有决定性意义的那些突出、典型的临震前兆异常,包括典型、突出的微观和宏观大异常。[3]
原国家地震局业务副局长查志远集几十年经验总结说,“地震(预测)预报不是理论的东西,而是具体的操作”。这个认识对于地震现场(震中区)的预测专家或预测人员,尤其是对于临场决断的现场指挥者来说,极有见地。震情如战情,“震机”如战机,转瞬即逝。只要有完整的“中短临前兆异常链”作为基础,就能够做到胸有成竹,临场果断决策。[4]。
[1]郭安宁、郭增建():《5·12汶川地震预报回顾》,西安地图出版社,年6月,第页。
[2]朱凤鸣和吴戈等编著:《年海城地震》,地震出版社,年8月,第59-64页。
[3]李尚勇:《大地震临震预报的曙光——求解地震预报的制度困局》,东方出版社,年7月,第-页。
[4]李尚勇:《大地震临震预报的曙光——求解地震预报的制度困局》,东方出版社,年7月,第-页。
(“有效途径系列视频”续完)