地震预报,是要在地震发生之前,以确定性的、或概率性的表述,对未来地震发生的时间、地点、震级作出预测。地震预报在“十一五”规划以及《防震减灾法》中都被明确列出,但在“十二五”规划纲要中,涉及到地震防灾减灾的章节中仅提出“提高地震监测分析与震灾防御能力”,而没有出现地震预报,这是否意味着未来五年政府对地震预报研究的投入会有显著变化呢?
由于从唐山地震到汶川地震,一些破坏性最大的地震都没有能够实现短临预报,引起了民众议论纷纷,因此政府部门对地震预报的困难充分强调,并加强抗震工程研究和实施,这是可以理解的。但是,究竟是找出问题、进一步加强和发展地震预报,还是暂缓地震预报。需要作出正确的决策。
与气象预报比较,人们发现二者的主要差异,在于气象预报已经实现了数值预报,而地震预报仍然停留在经验预报。人类上千年来在生活和生产中已经会进行气象经验预报:“朝霞不出门,晚霞行千里”;“鱼鳞天,不雨也风颠”等等气象谚语,就是历代人民智慧的结晶。然而,大地震稀少发生,与大地震有关的现象也不像气象现象那样容易的眼见、耳闻、鼻嗅、肤触,因此,历史上难以有成功的地震经验预报。今天虽然有了众多的仪器观测手段,但主要仍然依靠寻找前兆、经验预报的水平。
气象预报在上世纪二十年代,人们就提出了数值预报的设想,但因为缺乏计算能力,当时失败了。五十年代发明了电子计算机以后,数值预报重新提上了研究的日程,经过几十年的努力,现在气象数值预报已经成为世界先进国家的主要短期预报手段。气象预报从提出数值预报到开始初步应用,走过了半个多世纪的历程。
地震能否也开始数值预报的探讨呢?是强调困难、因而留给未来的科学家;还是明知可能虽然面临半个世纪或一个世纪的艰难路程,但现在要不计显示度、知难而上、做艰苦的踏实的基础工作?需知,只有今天看不到显赫成果的默默工作,才能促使地震数值预报成功之日的早日到来。
气象数值预报要找出大气过程的基本物理方程,观测关键物理量,提供初始条件和边界条件,解数学物理方程以求作出预报。地震预报是否也认识了基本的方程?虽然许多细节仍有待探讨,但基本的物理过程应该是清楚的。地震,就是板块运动的构造环境下,岩体中的应力超过了其强度,发生断层破裂和地震。应力,是最重要的待观测量。
目前我国的地震预报观测手段,包括地震活动性、地形变、地球电磁、地下流体四个大类,地应力没有被列为一种独立的前兆手段。如果我们压力机上压一块岩石,虽然加压过程中岩石会有变形、会有微小破裂、会有电磁和孔隙流体的反应,但这些都是间接的前兆.我们更关心的是压力到多大,这类岩石一般就会破裂;现在的压力已经加到了多大,离破裂可能还有多远。人们在工程设计中都要考虑材料的强度,和完工后材料会受到的应力不超过它的强度。但是,在我们的地震预报工作实践中,偏偏没有突出地应力的测量。在理想弹性固体中,地应变和地应力可以互相换算,但是地壳岩石是复杂的粘弹性体,地形变测量不能代替地应力测量。地应力必须作为一种特别重要的观测得到重视,这也是我国著名地质学家李四光先生生前的一贯主张。
数值地震预报,需要五个条件。目前人类一有了基本方程和对岩体及断层的性质的基本认识,二有了解方程的大规模并行计算能力,三有了对地下结构的初步认识,四有了对边界条件的一些认识,但最缺乏的是第五:对面上和深部应力状态的测量结果-缺乏解方程必须输入的初始条件。大规模开展地应力的绝对值和随时间变化量的测量,是实现地震数值预报最关键的一环。
数值预报并不排斥现有的经验预报。数值预报还有漫长的路要走,目前地震部门很长时间内用于预报的还只能是经验预报手段。即使将来能够开展地震数值预报,也会有新的观测、新的事实、人们对他们先要有感性的认识和积累经验,经验预报那时也仍然会是一种与数值预报互补的手段。
我们国家要为人类作出较大的贡献,地震预报使我们做得有特色的、有发展前景的工作。认真反思,从1966年邢台地震以来,将近半个世纪的历史说明,仅仅依靠经验预报是不能取得稳定的进展的。地震预报不应该消弱、而是应该加强;这种加强,就是人们常说的加强对地震孕育发生的物理机制的认识;这种认识不能停留在一般性的谈谈,而是要集中体现在物理机制的定量化表述和描写、体现在地震数值预报的理论研究和实践上。
党和政府应该高瞻远瞩,教育科学家不要浮躁,鼓励和支持科学家制定正确的科学思路,默默踏实的坚持工作,只有这样,我们的地震预报事业才有希望,也有可能真正在世界上开出一朵绚丽的花朵。地震预报、特别是数值地震预报,应该纳入国家科技发展的长期规划。