地球“震动模式”开启?
1月13日,自卫队队员在日本石川县轮岛市的废墟中搜救
文/姜文亮
编辑/吴美娜
中国地震台网1月初发布一份统计数据显示,2023年全球共发生129次6级以上地震,其中7级以上地震19次,最大为2月6日土耳其两次7.8级地震。全球7级以上地震活动水平与1900年以来年均频次18次基本持平,但明显高于2022年7级以上地震的活动水平。
进入2024年,这一“势头”延续,日本能登半岛1月1日发生7.6级地震,中国新疆乌什县1月23日发生7.1级地震,巴西西北部与秘鲁交界的边境地区1月28日晨发生6.5级地震……较短时期内全球地震频发,引发一些人对于地球是否进入“震动模式”的担忧。
事实上,地震是一种比较常见的自然现象。当前地震多发,并不表示地球“震动模式”开启。
每天要发生上万次地震
地震是地球内部由于能量快速释放发生的急剧破裂产生的震波,在一定范围内引起地面振动的现象。地球上板块与板块之间相互挤压碰撞,造成板块边缘及板块内部产生错动和破裂,是引起地震的主要原因。全球地震主要沿环太平洋地震带和欧亚地震带分布,分别占全球地震的80%和15%。
从全球范围看,地震活动相当频繁。据地震学家观测统计,地球上每年发生大大小小的地震500多万次,即每天要发生上万次地震。其中绝大多数太小或太远,以至于人们感觉不到;真正能对人类造成严重危害的地震大约每年有十几至二十次;能造成特别严重灾害的地震大约有一两次。
从统计角度看,当前的地震连发态势对中国大陆短期内的地震形势无直接影响,更没有明确的短期预测意义。
中国受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,再加上欧亚板块深部地球动力作用的影响,第四纪(从约260万年前开始至今)构造活动十分强烈,导致大陆西部直接剧烈隆起,形成世界屋脊——青藏高原,并伴随有强烈的地震活动;同时,中国受到太平洋板块北西方向的俯冲推挤,东部地震活动也较强。
受地球板块挤压作用影响,中国大陆分为若干活动构造块体,构造块体边界是地震集中发生的区域。历史上,中国大陆全部8级以上地震、超过80%的7级以上地震都发生在这些边界地区。
中国共25条地震带,其中主要有位于中部纵贯中国南北的南北地震带,位于新疆及境外地区的天山地震带,位于东部的郯庐地震带、山西地震带、阴山-燕山-渤海地震带和东南沿海地震带等。1月23日发生的新疆乌什7.1级地震,就位于天山地震带。有记载以来中国共计发生8级以上巨大地震21次,其中南北地震带、青藏高原地震带,以及西北地区地震带发生巨大地震的频率明显较高。
地震短临预报仍是世界难题
地震的发生是一种极其复杂的自然现象,由于地壳构造的复杂性和震源区的不可直观性,关于地震特别是构造地震,它是怎样孕育和发生的,其成因和机制是什么等问题,至今仍在探索之中。
总体看,科研人员对地震中长期预报已有一定认识,但地震短临预报仍属于世界难题,人类对地震前兆现象的理解,还远未达到规律性的认识程度。究其原因,一是地球的不可入性,即现有的观测设备不能达到震源深处;二是地震为小概率事件,原地复发周期间隔达数十至数千年,现有观测到的地震异常样本太少,难以形成对地震规律性的认识;三是地震成因机理复杂,地震前兆信号复杂多变,现有的实验室模拟和野外原位观测模拟,都无法再现地震孕育发生的真实环境与过程。
2023年12月2日,在菲律宾武端市一家医院,人们在地震后撤离
为解决地震预报科学难题,一代又一代地震地质学家孜孜不倦地努力着。近年来,一些新的地震监测和数据处理技术也为地震预测提供了新的思路和手段。比如,基于机器学习和人工智能的地震预测方法,利用大量的地震监测数据和相关地质地球物理数据,通过训练模型和算法来预测地震的发生概率和强度;利用卫星遥感和地面测量技术,实时监测地表形变、地壳运动、地下流体场、温度场、电磁场、重力场等,从而提供地震预测的重要依据。
作为“十四五”规划建设的国家重大科技基础设施之一,“中国地震科学实验场建设工程项目”的建成,将有望加速地震预报科技创新、检验地震预报理论技术和方法。同时,中国科学家也在从太空寻找地震预测之法,应急管理部国家自然灾害防治研究院牵头发射的“张衡一号”电磁监测试验卫星,是中国全新研制的国家民用航天科研试验卫星,搭建了中国地震立体观测体系的第一个天基平台,为中国地震监测预测开辟了新途径。
多技术融合最大限度防震减灾
未来,地震预测预报发展必须不断强化理论创新与技术创新,加强对断层行为和地震波的研究和认识,加深对地震形成机制的理解;不断研发机器学习算法,发展人工智能地震预测预报方法;加强多技术的整合、集成与融合,加强地震过程多物理场耦合研究,提升地震预测的准确性和可靠性。
除加强地震预测预报外,加强地震预警能力建设也是减轻地震损失的重要努力方向。目前,美国、日本等国家已经开发了地震预警系统,中国地震监测预警能力也稳步提升,随着国家地震烈度速报与预警工程于2023年底竣工验收,可在中国重点地区实现秒级地震预警和全国分钟级地震烈度速报。虽然预警系统在减轻地震的影响方面显示出前景,但也仍然存在一些限制和挑战,包括地震监测数据的准确性和可靠性,预警信息的及时性和准确性等。
降低地震灾害损失,不仅要加强“测”,更要加强“防”,注重灾前预防,注重灾害风险管理,这包括消除地震灾害源或者降低灾害源的强度、改变灾害载体的能量和流通渠道、对承灾体采取预防和保护性措施等。
从根本上讲,地震的发生和活动断裂密切相关,因此,开展全国地震重点监视防御区活动断裂(正在活动着的断层)的精准定位,提高重大建设工程和农村建筑工程抗震性能,对于地震灾害预防和减轻灾害损失具有重要作用。
具体做法上,一是开展对重要活动断裂的精细调查,尤其是调查高地震风险活动断裂的精确位置,以便城镇规划建设和中大建设工程避开活动断裂。二是针对地震高风险区的城市老城区和偏远山区,特别是建筑密度高、人口比较密集但抗震性能差的老旧建筑设施,进行抗震鉴定,判断房屋建筑的抗震能力,及时进行加固改造。三是针对在建和新规划工程,严格按照国家有关法律法规,正确处理好抗震设计与施工两道关,有效提高建筑工程抗震性能。
防震减灾科普依然重要
当前,地震科普与安全教育总体而言仍然相对薄弱,许多人对地震常识和自己住所的抗震性能不是很了解,也缺乏积极参与防震减灾活动的意识和热情。因此,需要不断加强公众防震减灾科普知识宣传教育,特别是针对重点人群和地区进行地震科普宣传。
对科普宣传工作者而言,实践中必须注重实效性,不断丰富科普内容,创新科普形式和方法,体现科普工作的多样性和针对性。比如,组织开展地震应急演练,帮助大众提前掌握地震发生时的避险自救正确方法,掌握紧急自救和互救技能。
除了地震本身,次生灾害的防范也不容忽视。破坏性地震发生后,常会伴随一系列次生灾害,如崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖、海啸等,并可能造成电气设施损坏、危险品发生化学反应、易燃易爆物质的爆炸和燃烧、烟囱损坏等,继而引发火灾,这些次生灾害会给公众带来生命和财产的损失。公众应了解相关知识,以避免次生以及衍生灾害造成的伤害。
需要指出的是,地震发生的机理和规律极其复杂,地震活动趋势不能仅按照时间上发生的次数来研判,更不能只根据过去2年或几年地震发生的情况来简单分析今后地震的发展形势。目前看来,近几年全球地震活动水平仍都处于比较正常的范围之内,某一年度地震发生次数的起伏也都属于正常现象。
在如今人人都是“媒体人”的信息时代,更应理性认识地震的复杂性,科学应对地震灾害,努力做到不信谣、不传谣。遇到地震发生时,尽量沉着冷静,临震不乱,震时就近躲避,震后迅速撤离到安全、开阔的地方,减少因过度恐慌造成的伤害。
(作者系应急管理部国家自然灾害防治研究院研究员,空间信息研究中心副主任)