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比预警更牛 4年后中国或将实现地震预报
2018-05-14

  几天前,在汶川地震十周年之际,成都高新减灾研究所(以下简称减灾所)发布消息称,其已在四川、云南两省开始建设中国首个地下云图网。

  这张云图网并非现实意义的网络,而是一整套系统。建成后一旦得到验证,将可以实现对于云图网覆盖地区的地震预报。这意味着,地震预报这一困扰全世界的难题,有可能将被中国突破。

  这套“中国造”的地震预报系统究竟是如何工作的,政知见(微信ID:bqzhengzhiju)带着种种疑问对地下云图网带头人、减灾所所长王暾博士进行了专访。

  王暾:预警,意味着地震发生后被立即探测到,然后向有可能波及到的区域发出预警。预报,则是在地震发生前,预测出某一区域可能发生地震的概率。有必要的话,发出警报。

  目前,我们团队研发的地震预警系统技术指标达到世界领先。而地震预报方面,全球范围内还没有一个类似于地下云图网的系统建成。

  王暾:目前的规划中,川滇地下云图网拟在四川、云南建设2000个地下云图监测站。其中,每一个传感器监测的是在两三秒内能够反映地下10-20公里的应力和能量的物理量。这样我们就能够快速、实时地知道地下10-20公里的应力和能量的变化。传感器实时监测的数据,再通过网络传输到预报中心,预报中心汇集这些数据后可以自动的生成地下云图。通过地下云图,我们可以实现地震的预报。

  王暾:实际上,地下云图反映的是地下8-20公里的应力和能量的动态演化图。在视觉表达上,你可以把它想象成天气预报中所绘制的动态云图。云图中有一些云彩在上空飘,对应到地下,也是这个意思。天气预报所用云图里,如果这个地方云彩多,那么很可能就会下雨。地下云图中,应力大的地方发生地震的可能性就高,震级呢则和应力区域的面积有关,发生的时刻和“应力云”变化的速度有关。

  王暾:应力和地震之间是有关系的,二者之间的联系以往是已经被发现和承认的了。但是同时,也有很多学者认为,导致地震的原因要更为复杂,比如有人认为月球的运动可能导致地震、旱涝的变化可能导致地震等等。有可能的原因很多,或者说决定性因素不明朗,这也是一直以来地震预报难以突破的原因。

  通过一系列研究我们认为,地震只是一个力学过程,地震的发生只与应力、能量的积累程度和断层的断裂强度有关,而与应力积累过程无关。即对临震预报而言,不需要考虑地震孕育的复杂性。举个例子,我们想看一个妊娠期女性多久后会生小孩,只需要观察其胚胎就可以,而不需要去研究受精过程。也就是说,我们将以往具有很多参数、变量的事情从理论上简化了,只聚焦在应力。因此我们得出结论,以探测应力为核心的地下云图是地震预报的必要条件。

  我们自主创制了更加高效的传感器,这种传感器虽然安装在地表,却可以通过物理学方法迅速探测到地下8-20公里的应力,响应速度是秒级的。

  而以往已有传统的探测应力手段,反映的应力、能量变化都不是实时的。比方说,通过观察水位或者通过GPS观察地表位移所观察到的,甚至可能是上万年前的地下应力变化,这和临震预报肯定是无关的。

  第三个创新,我们解决了如何将这些参数转化为一张方便识别的地下云图。从前端的理论,到中间的探测环节,到最后转化阶段对数据的分析,我们自主研发了一整个的地震预报体系。

  王暾:历史经验表明,对人类有破坏性的地震的震源深度几乎都小于20千米,例如海城地震、邢台地震、唐山地震、汶川地震、九寨沟地震的震源深度都小于20千米。另外,震源深度小于8千米的地震的震级难以大,因为深度太小时,应力和能量积累难以很大,所以震源深度小于8千米的地震的震级一般小于5级。

  因此,川滇地下云图网的主要科学目标是解决浅源(深度小于20千米的)破坏性地震的临震预报科技。

  王暾:我们发布消息的时候,说的是期待着未来用1到2年建成川滇地下云图网,但目前来看很可能用不了那么久,也许今年有望建成。总之,地下云图网组建完成后,将再用3年左右地下云图网采集10个左右5级以上的破坏性地震的案例,进行地震预报的内部技术试验,再进行地震预报的逐步公开试验,若成功,将通过政府进行基于地下云图的地震预报的公开服务。

  由于四川、云南自身的特点,其地震发生频率比较高,统计显示,其每年发生5级以上地震大于3次。因此我们有理由相信可以在3年内采集10个左右5级以上地震的案例。

  王暾:地震预报只能给出一个时间区间,不可能精确发震时刻;只能给出震中的区域,不可能精确到一个点。

  举个例子,如果系统验证成功,那么以今天为原点,预测未来三周或者三天甚至三小时,某一个区域内地震发生的概率是可能的。但无法精确到告诉你几点几分、在哪里一定会发生地震。当我们预测地震发生的概率达到一个需要警戒的值的时候,将根据规范发出提醒,让大家提前做好准备。

  王暾:这是一定的,我们始终定位在服务全人类的角度。因为地震预报,是造福于人类的事情,不是一个用来赚钱的事情。如果成功,会让世界看到中国的创新能力。

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