數值地震預報知難而進
- 發佈時間:2015-12-11 07:31:40 來源:科技日報 責任編輯:羅伯特
□ 朱守彪
■一家之言
地震是人類面臨的重大自然災害,我國是全球地震災害最為嚴重的國家之一。目前,地震預報依然是尚未解決的世界性科學難題。根據觀測,人們發現大地震之前經常出現不正常現象,但利用這些地震異常很難準確預測大地震。
難道,地震這種自然現象,人類對它就束手無策,它在本質上就不能預測預報嗎?從研究來看,儘管我們對地震不能進行準確預報,但地震的發生並非無章可循。目前天氣預報運用數值模擬方法預測天氣,即數值天氣預報,預報的準確度非常高。要從根本上解決地震預報問題,只有找出地震孕育、發生的物理機制和發生規律。我認為,通過基於嚴格數學物理基礎的數值地震預報方法,才是最後成功預報地震的唯一齣路。
數值地震預報面臨的第一個困難就是對地球介質初始應力狀態的確定。我們可以通過對研究區域歷史地震的時、空、強三要素的模擬,不斷地修改模型參數,力求使得模擬的地震序列與實際觀測資料一致。這樣,最後得到的模型就能夠對歷史地震作出回顧性預測,將這個最後的模型視為最佳模型。基於這個最佳模型,再對未來的大地震事件進行預測。
儘管地球內部的不可入性限制了我們直接獲取地球內部介質的物理屬性、力學狀態等很多參數,但是地球科學經過幾十年的飛速發展,積累了大量的地震活動性、地球內部物性結構、介質的力學狀態及其變化等十分豐富的資料和研究成果,利用這些成果的資料來建立數值模型,可作為對實際情況的一級近似。筆者近年來也進行了多方探索,如利用有限單元方法對龍門山斷裂帶上強震活動的週期進行了模擬,發現計算給出的大震復發週期與古地震及地質方法給出的結果相當。可以説,數值地震預報,目前從技術層面上看是可行的。
其實,在許多方面,地震過程遠沒有天氣過程複雜。此外,地震震中在地表的分佈並非隨機的,至少強震發生的區域是有規律可循的。近年來,以GPS為代表的空間對地觀測技術,巨型高解析度寬頻帶流動地震臺陣觀測技術,以及電磁陣列觀測技術等地球物理觀測技術和計算技術等所取得的重大進步,為數值地震預報研究奠定了物質基礎。巨大的社會需求也會推進數值地震預報研究工作的迅速開展。
地震預報是世界性科技難題,數值地震預報並非一蹴而就,不僅需要整個地球科學的全面綜合發展,還要吸納現代力學、數學、計算科學、實驗科學的最新成就。只有依靠多學科專家的密切協作,經過艱辛努力、長期探索,數值地震預報才有可能運用到實際中去並取得成功。
地球物理學家、中國科學院院士石耀霖告誡我們,地震經驗預報已經走過了半個世紀,距地震數值預報的目標可能還有世紀之遙。但千里之行始於足下,對於地震數值預報的理論和方法,現在就可以進行探索,不能畏難止步,而要知難而進。雖然現在遠不能吹起數值地震預報的“衝鋒號”,但我們這一代應該吹響數值地震預報的“起床號”。
(作者係中國地震局地殼應力研究所研究員)