地震预测的另一路向

　　秦四清和他的团队，为地震预测研究选定了一个方向：研究岩石破裂演化过程

　　《望东方周刊》记者李静 | 北京报道

　　汶川地震，曾让中科院地质与地球物理研究所研究员秦四清认为，地震预测不可能实现。

　　当时，这个研究所的研究员们在从北京去汶川的途中，一直在讨论“地震预测的可能性”---面对这场巨震，原有的地震预测方法难有作为，理论基础是否要调整？研究路径是否要转换？疑问重重。

　　5年后的今天，秦四清和他的团队，为地震预测研究选定了一个方向：研究岩石破裂演化过程。

　　“地震学起初就是从‘破裂’开始的，但没有结果，又转向电磁领域。现在我算是又回到了最初的原点。”他告诉《望东方周刊》。

　　汶川地震后，有舆论指责地震预测投入不足。在秦四清看来，这其实是因为国家地震部门对于地震预测的研究思路并不够集中、清晰。

　　国际地震预测预报领域的主流研究方向有三：经验预测、统计预测和物理预测。在中国，唐山大地震后对于地震预测还存有信心，国家也启动了很多相关的科技攻关计划，特别是“八五”攻关、“九五”攻关期间，地震研究方向偏重统计预测领域，包括条件概率法、强余震序列等。

　　在新疆，一度使用这些地震预测方法，有几次曾获成功。而汶川地震发生后，这些预测方法被证明失效，地震预测研究再度陷入迷茫。也有一些转向物理预测的努力，但还在探索中。

　　秦四清告诉本刊记者，地震预测需要的方法，不是仅仅针对某一次地震，而应是具有普适性的方法和理论，且可被重复检验。

　　“过去我们认为强震不能预测，不是手段不够---从现有技术的成熟度而言，包括跟踪监测手段等，已经可以进行地震预测；而是因为缺乏对地震发生机制本质规律的认识，导致难以实现。”他说。

　　秦四清的研究领域原本是崩塌、滑坡和泥石流，2009年7月，在研究滑坡问题，以锁固理论进行崩滑灾害预测验证时，他灵光乍现：解决滑坡预测问题的锁固理论方法，是否也适用于地震预测？

　　“地震像室内岩样加载破裂过程一样，在岩石变形到膨胀点时，微破裂会向未来的主破裂面丛集，出现震群。震群是唯一的大地震活动性前兆，建立了震群与未来大震的力学联系，大震预测也就可能迎刃而解了。”秦四清说。

　　他随即找来地震案例，验证这一思路。

　　秦四清解释说，地震源自于沿断层的滑动，断层的运动模式和相关的地震活动性，受断层中一个或多个锁固段控制---所谓“锁固段”，通俗地说就是一块又大又硬的石头，存在于两盘断层之中。随着断层的滑动，这个“大石头”会突然断裂，释放出能量，大地震随即发生。

　　“断裂”之前存在一个强度点，地震预测所追求的就是，找到这个强度点。

　　秦四清说，通过他的“孕震断层多锁固段脆性破裂”方法，能找到大震前发生的一个事件，即前兆，这是锁固体变形达到的膨胀点。通过建立膨胀点和强度点之间存在的力学关系，可预测地震。在多个锁固的情形下，建立的这种联系可以表达为指数律关系。

　　结果，通过相当数量的地震案例检验，秦四清发现这一指数律均能可靠地应用于中等强度预震和主震的预测。他说这意味着他的方法适用于地震预测。

　　到此阶段，只是验证了方法。要进行实测，还要解决很多问题。首要的是孕震时空区域的范围划定。摸索到2010年8月，孕震时空区域划定的方法逐渐清晰。

　　秦四清所说的“孕震时空区域”，是依据活动断裂和能量守恒定律划分的，与已知的地震带、断裂带有重合，但划分依据不同。

　　他发现：各个地震区是相互独立的，每个地震区各自孕育自己的地震。这个基础，对于地震预测至关重要。

　　“按照这一孕震断层多锁固段脆性破裂方法，以后在中国境内，包括中缅边境以及中国与吉尔吉斯斯坦等国家边境地区，6.5级以上的地震都有可能进行预测。”秦四清告诉本刊记者，这些区域的地震地质资料较详尽，历史上长期以来的地质目录记载都较完备。

　　不过他也强调，低于6.5级的地震还是不好预测，因为中小级地震难寻规律，但大震是有规律的。他的研究方法目前还无法实现短临预测，只能预知某个地区在一到两年间是否会发生地震。若想缩小时间范围，须与地震部门深度合作，地震部门掌握更多先兆信息。

　　业内对于秦四清的地震预测方法存在不少质疑，而他的研究基本没有单独申请过课题经费，以成本低廉的方式，依据现有的监测数据进行分析。他说，还需要经过一段过程，通过更多个案去验证。

　　秦四清的地震预测研究更像是单打独斗，尽管距离其办公室不足500米就是中国地震局地质研究所，彼此的交流却相当有限。

　　他认为，地震领域研究的新趋势是基础研究，但从国家重点投入的实际情况看，更偏向于通过技术手段的完善，获取浅表的或近地表的数据，支撑地震研究。

　　同一省份，同一条断裂带，甚至时间也相隔不远，在“5·12”地震发生5年后，四川再次遭受强震。以汶川大地震的惨痛记忆为背景，“4·20”芦山地震的救援成为一场新的考验。

　　就像北川在被摧毁后易地复建，5年前的那次大地震使一些相关研究推倒重来，使一些工作从零起步，也有一些事业由此受到了前所未有的关注---比如中国地学史上最大的科学项目、之前是空白的地震预警网络建设等；而从2009年起，非战争军事行动连续成为解放军年度军事训练的重要内容。

　　本组报道选取的若干断面，显示了5年来中国防震减灾事业的进展和挑战。面对芦山地震，它们已经或正在交出答卷，而获得的分数尚待评估。

　　地震预警5年记

　　建立地震预警系统不仅是一个技术问题，龚宇说：“突发性事件防范预防技术，在社会上的应用都需要法律保障，目前在这个领域，政府购买服务比较少”

　　《望东方周刊》记者钱贺进 | 上海报道

　　芦山地震，让成都高新减灾研究所所长王暾火了。

　　在曾经被大地震袭击的汶川、北川等地，2013年4月20日8时2分刚过，许多人的手机响起，短信告知：雅安芦山正发生有感地震，请做好避险准备。甚至还说明地震横波多少秒后就将抵达。

　　不到一分钟，震动果然到来。

　　在北川中学等校舍，地震预警信息接收服务器自动触发广播系统电源，警报随即响起。

　　现在广为人知的是，由成都高新减灾研究所这家私营机构推动的“地震预警和烈度速报系统”，为雅安主城区抢出5秒预警时间，向成都主城区提前28秒预警。“雅安全市还没有安装预警系统，如果有，应该能减少伤亡。”王暾有点遗憾地对《望东方周刊》说。

　　这位中国科学院和美国康涅狄格大学的双料博士，自2008年以来一直致力于在中国大量部署预警监测仪，利用无线电波和地震波之间的速度差，在地震波到达之前向公众发出警告。

　　今天的风光背后，是这家民间机构5年间的艰难前进。

　　开始的很多年里，“大部分人分不清地震预警和地震预测。”2011年，王暾曾对本刊记者说，3年间，他大概解释了几千次地震预警和地震预测的区别---前者是指在地震已发生、抢在严重灾害尚未形成前发出警告并采取措施；后者是对尚未发生、但有可能发生的地震事件事先通告。

　　从2008年开始，在中国西南、西北地区接连发生的严重地震灾害，不仅大大推动了中国的地震科学研究，同时也开启了一个巨大的市场，并涉及法制建设、技术规范、宣传科普等诸多方面。

　　作为地震减灾的主要方法之一，目前我国地震预警研究有两条路线，一条是地震部门的官方路线，另一条是以王暾为代表的民间路线。经历多次地震的实践检验后，“民间路线”正得到业内人士和越来越多地方政府部门的认可。

　　建设中国地震预警系统的过程中，如何吸纳民间成果，正成为一个受关注的问题。

　　一旦发生误报，损失谁负责

　　时间回到2008年5月12日，汶川地震，远在奥地利攻读博士后的四川人王暾，看着电视里家乡的惨烈景象，泪流不止。“为大家解决实际问题比发表几篇学术论文更重要。”研究超冷原子和量子信息的他，决定回国研究地震预警技术。彼时，地震预警在国内仍是空白。

　　王暾向海外多名华裔教授筹集到数百万元启动资金，在成都高新区的支持下，成立了民间研究所---“成都高新减灾研究所”。

　　几个月后，他们研发出地震预警系统。按照国际经验，这样的系统研发出来后要进行多次试行才能使用，如日本在2003年就建设了地震预警系统，到2007年才正式运行。

　　王暾曾以为地震预警只是一项科学攻关项目，当预警系统试运行时，他不再这么想。

　　第一次寻找试点单位，王暾就吃了闭门羹。“我们找了一个山区小学，校长连连摆手：报警器响了，万一学生跳楼怎么办？”

　　在电视上看到四川地震灾区的一些学校重视防灾演练的报道，王暾带着预警设备来到灾区，准备赠送给一所中学。

　　校长说：“教育局没有让我们装，你还是跟我们上级部门说说看吧。”

　　王暾拿起电话，心怀忐忑地拨了过去，对方果断地说：“这会干扰教学秩序，万一出了问题谁负责！”

　　王暾深受打击。不过他也打听到，很多灾区学校经常进行应急演练，“可能因为我们是民办研究所，无法取得对方信任”。

　　其实，不仅是属于民间研究所的成都高新减灾所在试验方面遭遇难题，政府系统的科研机构亦是如此。

　　“十一五”期间，中国地震局曾计划实施一项名为“国家地震社会服务工程”的地震预警示范项目，邀请一些机构参加地震预警演练。

　　然而，大部分受邀单位都拒绝参与：一旦发生误报，导致火车站关闭，火车飞机停用，损失谁负责？

　　在中国的法律体系中，还没有关于地震预警的免责内容，难以依法解决相关责任和法律纠纷，更不要说参与“试验”了。

　　最终，通过绵竹市防震减灾局协调，王暾获得了实践机会。

　　震前的汉旺中学，灾后由一位名叫加园的浙商投资4200万元异地重建为汉旺加园中学。校方听完地震报警器的介绍后，爽快地答应了。

　　“我们不担心学生跳楼，平时演练得多了。”时任校长的刘学毅告诉《望东方周刊》，“当天我们体验了一次，警报器发出‘地震来了，地震来了’的警报声，老师迅速站到楼道口疏散学生，防止踩踏事故。”

　　大地震的痛苦经历，是汉旺加园中学接受这套系统的主要原因。刘学毅说：“大地震的瞬间我们历历在目，别小看这提前十几秒的预警，设备安上后踏实多了。”

　　2011年底以来，王暾在“5·12”地震余震辐射的川、甘、陕区域，联系了数所学校同时试验，获取了不少一线数据和经验。

　　不过，那时王暾曾在接受本刊采访时说：“不是所有学校都能通过防震减灾局协调，还得请示教育局。很多人并不了解地震预警。最大的困难在于，公众对地震预警的认知，远远落后于技术的成熟程度。”

　　雅安正准备安装预警终端

　　龚宇，四川省地震局应急处副处长，在接受《望东方周刊》采访时说，行业内对于预警系统仍存在疑问。

　　误报、漏报如何解决？这是大家最关注的。日本地震预警系统自2007年建成至今，正确率约30%，有时较高震级被预警为较低震级，其他干扰也会对预警系统产生影响。

　　如何消除预警盲区？这是另一技术难题。距离震中越远，无线电与横波传播时“抢”出的时间越多；距离近则没有预警时间。这种“预警盲区”一般是以震中为中心、半径几十公里内的圆形区域。

　　据王暾介绍，日本的预警盲区半径30公里，他们已缩减到20公里。

　　成都高新减灾研究所研发的地震预警技术系统，已经得到了国家科技部、中国地震局、四川省科技厅等部门的支持，是四川省科技厅主抓的“一号工程”的项目之一。

　　2013年3月，四川省科技厅厅长彭宇行在新闻发布会上表示，这项地震预警技术的多项核心技术世界领先。

　　比如，预警发布时间平均为7.0秒，超过日本的9.0秒。已建成的地震预警台网，从2011年6月正式运行以来，实现了2.7级以上地震无漏报、无明显误报等。

　　龚宇的手机上也装有系统终端。这次芦山地震，他接到的信息显示是6.4级。“已经算得上很精确了，我觉得这是目前最好的方式。在大地震面前，可以牺牲些精度，与灾难抢夺时间。”

　　两个月前，这项技术曾成功预警云南巧家4.9级地震。这是我国自主地震预警技术首次通过了破坏性地震检验。

　　成都高新减灾研究所的实践成果，赢得了一些地方政府部门的认可，也敲开了市场大门。除了成都市地震局，安徽滁州也用这套系统打造了全国首个地市级的地震预警系统。

　　谈起芦山地震，王暾说：“雅安地震局对我们的预警系统十分支持，帮助我们建设了境内的预警监测台。他们正准备向市政府打报告，请求协调广电、财政、教育等部门，在学校、商场、小区安装预警终端。没想到，这场地震来得这么快。”

　　建立地震预警制度是首要前提

　　2008年后，中国地震局也启动了官方的地震预警系统研究，由福建省地震局承担。

　　据福建省地震局提供给本刊的资料显示：“福建局的地震预警与烈度速报系统2012年9月开始在福建地震台网在线试运行。试运行期间，系统平稳、可靠，已成功地对包括福建长乐海域3.3级、福建仙游2.5级、台湾高雄4.4级、台湾花莲海域4.8级等一系列地震预警。 经3到4年的试运行，系统能正式投入运行，并对外发布地震预警信息。”

　　福建省地震局科技处处长黄宏生说：“我们的地震预警软件系统今年2月20日通过了中国地震局组织的测试。”

　　官方地震预警体系被外界认为“有些迟缓”。中国地震预报领域的元老、中国工程院院士许绍燮曾对《望东方周刊》表示：“成都高新减灾所在一定程度上确实已经走在了国家科研机构的前面。”

　　此次芦山地震，尽管王暾的系统成功发布了预警，但实际收到预警的主要是手机终端用户，以及有电视台合作的汶川等地区。

　　“这个系统还没进入应用阶段，雅安有一些监测点，布置得比较稀疏，成都在一些学校有试点。”龚宇说。这意味着预警系统尚未被用户广泛使用。

　　“地震预警是一个复杂的系统工程，包含地震预警监测、预警信息产生、预警信息发布、预警信息接收。缺少任一环节，都不能称为地震预警系统。”王暾说。

　　他说：“我们已有成熟的地震预警和信息发布技术，需要在国家的支持下，尽快建立覆盖全国的地震预警技术系统，建立广泛有效的信息发布渠道，使广大民众能够提前获取预警信息。学校、医院、住宅区、写字楼、工厂等等，都有必要。”

　　彭宇行曾公开表示，四川省科技厅支持成都高新减灾所的科技成果推广示范，带动地震预警产业发展，已取得显著成效。

　　经历芦山地震的检验，龚宇评价：“主震时效果很好，但级数误差有点大，如果能把地震中出现的问题很好地解决，可以推广使用。”

　　而王暾认为比较严重的问题是，地震会破坏地面通信网络，“我们没钱搞卫星通信，只能等将来有条件再说。”

　　王暾不否认这方面“拥有巨大的市场潜力”，但由于目前并不盈利，银行无法给他的团队提供贷款。他们主要依靠科技部和四川省政府的“创新基金”和“百人计划”人才基金，及成都市高新区的研究经费。

　　而就全国范围估算，2009年中国地震局曾启动“地震预警与烈度速报系统的研究与示范应用”项目，计划投入20亿元，用5年时间建设覆盖全国的由5000多个台站组成的国家地震烈度速报与预警系统。

　　而王暾认为，按成都地震减灾研究所的建设经验，以5000多个台站建设国家地震预警系统远远不够，在全国范围内建立这一系统，需要70亿至100亿元。

　　“我们用3000万元做了这么多事，全国或重点省份使用我们的系统，可为建设我国预警系统节省几十亿元，并提前4年建设覆盖全国的地震预警系统。”他说。

　　建立地震预警系统不仅是一个技术问题，龚宇说：“突发性事件防范预防技术，在社会上的应用都需要法律保障，目前在这个领域政府购买服务比较少。”

　　黄宏生也表示，由于地震预警信息具有高度敏感性，“必须建立相关的法律制度和技术标准，对地震预警信息的发布主体、触发条件以及预警信息内容、发布对象、社会协同、法律责任等问题作出规范。也需要做好科普，提示民众接到地震预警后如何避险。”

　　显然，建立一个完善、明确的地震预警制度，是首要前提。

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