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地震科普

谈谈我国的地震灾害和地震预报

发布日期:2019-03-14

 


 

强烈地震常常以其猝不及防的突发性和巨大的破坏力给社会经济发展、人类生存安全和社会稳定、社会功能带来严重的危害。据《减灾必读》(地震出版社,1990)一书统计,历史上各种自然灾害曾毁灭了世界各地52个城市。其中因地震而毁灭的城市有27个,包括1906年美国旧金山8级大地震、1923年日本东京8级大地震、1976年中国等大城市的毁灭性灾难。地震之外的其他各种灾害,如水灾、火灾、火山喷发、风灾、沙灾、旱灾等毁灭的城市为25所。因此,地震占总数的52%。可见地震灾害确系"害群之首"。这在当前全球城市化进程急剧发展,尤其是我国城市数量剧增的情况下,更显出防震减灾的重要性和紧迫性。
      一、我国是世界上地震活动水平最高、地震灾害最重的国家
      全球每年要发生500万次地震,绝大多数是人们感觉不到的小地震,大地震相对较少,其中6级以上强震每年发生10-200次;7级以上大震平均每年18次,达到8级或8级以上的巨大地震每年平均1-2次。
  从地震发生位置的地理环境上看,全球地震可分为海洋地震和大陆地震两大类,其中发生在海洋的海洋地震占85%;发生在陆地的大陆地震占15%。但由于大陆是全球人类主要的聚居地,因此地球上的地震灾害绝大部分来自大陆地震。根据本世纪以来的地震灾害统计,大陆地震所造成的地震灾害占全球灾害的85%。
      而我国恰恰是大陆地震最多的国家。根据本世纪以来有仪器记录资料的统计,我国占全球大陆地震的33%。我国平均每年发生30次5级以上地震,6次级以上强震,1次7级以上大震。我国不仅地震频次高,而且地震强度极大。根据日本地震学家阿部胜征的研究,本世纪全球发生的面波震级大于等于8.5级以上的特别巨大地震一共有3次,即1920年中国宁夏海原8.6级、1950年中国西藏察隅8.6级和1960年智利南方省8.5级地震。可见中国的地震不但在世界上最多,而且最大。加之我国地震分布广泛(除浙江和贵州)两省之外,其余各省均有6级以上强震发生,震源很浅(一般只有10-20km),因而构成了我国地震活动频度高、强度大、分布广、震源浅的特征。另一方面,我国作为发展中国家,人口稠密、建筑物抗震能力低。因此,我国的地震灾害可谓全球之最。本世纪以来,全球因地震而死亡的人数为110万人,其中我国就占55万人之多,为全球的一半。因此,粗略地说,我国的国土面积占全球的1/14,人口占1/4,地震占1/3,地震灾害占1/2。
  就我国国内的各种自然灾害而言,在地震灾害、气象灾害、海洋灾害、地质灾害、农作物生物灾害、林业灾害等各大灾种中,据建国以来近50年的资料统计,就各种灾害所造成的经济损失比例来看,气象灾害为57%,居灾害之首。但就各种自然灾害的人口死亡的统计来看,地震灾害占54%,为群之首。因此,地震和地震灾害问题是我国减轻自然灾害、保障国民经济建设和社会持续发展,特别是保障人民群众生命安全的一个重问题。
      二、随着现代文明程度提高,地震灾害正以加速之势发展
      进入80年代末期以来,一系列大地震袭击了世界各地的城市和乡村,使许多国家遭受到了巨大的地震灾害。如1988年12月7日前苏联的亚美尼亚大地震,使2.5万人丧生;1989年10月17日美国加利福尼亚北部距旧金山100km的洛马普列塔地震伤亡4,000人,经济损失超过60亿美元;而1990年6月21日的伊朗鲁德巴尔地震则造成了4万人死亡;1993年9月30日印度拉土尔地震又造成了2万人死亡。1994年1月17日的美国洛杉矶地震和1995年1月17日的日本阪神地震,造成的经济损失分别达200亿美元和1000亿美元,后者还造成了6000多人的死亡。
      将上述80年代末以来最近10年的地震灾害情况与本世纪前80年的地震灾害情况作统计对比,则可看到,从经济损失指数上看,现今地震灾害的单位时间损失率为前80年平均损失率的数10倍,从人口的死亡指数看,现今的灾害超过了前80年的平均水平。
      上述情况表明,随着现代经济的迅速发展,人口的快速增长并向城市集中,以及城市都市化程度的提高,地震灾害正以加速的形势发展。
  地震灾害随着人类现代文明程度提高而增长的发展趋势,也可以从更长的历史过程中得以引证。
      前面所述历史上因大地震曾毁灭的城市达27个之多。这些被地震毁灭的城市,按时间过程分布,从公元前3世纪到公元后19世纪,共占13次(毁灭13座城市);20世纪的前80年占14次(毁灭14座城市)。在20世纪前80年的头50年为5次,后30年为9次。因此,历史的长河更清晰地展示出地震灾害正在加速增长的现实。
      我国是地震灾害最深重的国家。就地震这一灾种来说,我国为全球之最;就我国国内各种自然灾害而言,从人口死亡指数上看,地震又是群灾之首。因此,在现代地震灾害正以加速之势发展的大形势下,面对大自然的和历史的警告,处于地震灾害之首当其冲的我国更面临着非常严峻的震害形势。
      三、地震预报--强烈的社会需求,全球性的科学难题
      严重的地震灾害及其加速发展的震灾形势给社会公众带来了对防震减灾的强烈社会需求。而通过地震预报和在预报基础上的震灾防御是实现地震减灾的最基本途径。因此,地震预测是人类面临的最古老的问题,也是全球性的科学难题。
      本世纪60年代初期,智利、美国和日本相继遭受巨大的地震灾害。紧接着,我国发生1966年河北邢台6.8级、7.2级大地震,死伤近5万人。重大的地震灾害激起了社会和公众对地震预报的强烈需求。另一方面,60年代科学技术的发展水平也为地震预报研究提供了一定的科学基础。因此,从60年代中期开始,世界一些地震频繁的国家相继开展有计划的地震预报研究,其中美国于1964年组织了一批有声望的地震科学家拟定了地震预报的研究规划,开展了与地震孕育、发生相关的地震活断层调查、地震前兆观测和地震孕育理论等地震预报研究,并于80年代在加利福尼亚州一个名叫帕克菲尔德的地震区建立了地震预报实验场。日本政府从1964年开始推行地震预报研究的第一个5年计划。1994年已进入第7个地震预报5年计划,其重点是地震预报实用化和确定地震预报方法、提高地震预报精度的观测研究,并加强地震预报的基础研究和新技术开发。前苏联则从60年代初开始,在中亚远东地区建立一系列地震预报实验场,开展地震预报的现场研究和基础性的实验论研究。 
      30多年来,各国在地震活动特点和规律的研究方面,在地震和地壳构造关系的调查和地震前兆观测等方面都有许多重要的进展,取得了一系列有意义的科学认识,并在少数地震前,如1989年美国加州洛马普列塔7.1级、1993年日本长野5.1级等地震前的中短期阶段有一定的察觉。但从总体上看,30多年的科学进展与实现地震预报的科学目标之间还存在很大的距离。正如美国地震学会会长、地震预报评估委员会主席、加州理工学院教授克拉伦斯.艾伦在评定地震预报进展情况时所说,地震预报的进展要比初期预料的缓慢得多,地震预报的科学难度要比原先预料的困难得多。
      我国的地震预报,是1966年河北邢台大地震之后,在周恩来总理亲切关怀和直接领导下,以邢台地震现场为发源地,在全国范围内逐步发展起来的。科学家们发现,地震活动在时间上往往具有高潮和低潮交替的特性。1966年邢台地震揭开了20世纪我国第四个地震活动高潮。此高潮从1966年邢台地震开始,到1976年唐山7.8级和松潘7.2级地震结束,整整持续了10年。10年间,我国大陆地区共发生了14次7级以上地震,其中12次发生在华北北部和西南的川滇地区。强烈地震造成了严重的灾害,但同时也为地震预报的科学发展提供了前所未有的有利条件。由政府直接组织,在广大地震区内,建立地震台站,发展监测系统,开展分析研究,进行预报实践。到90年代初,在我国大陆建立了规模宏大的地震观测系统,这个系统包括地震学、地磁、地电、重力、地壳形变、应力应变、地下水动态、水化学、地热、电磁波等学科的地震监测台网。其中包括400多个测震台站、20个区域遥测台网、1700多项地震前兆观测。此外还有流动重力、地磁和形变观测,测量总线路长度达15万KM。这个系统覆盖面之广,方法手段之多,建设规模之大,都是世界少有的。它不仅为地震科学研究乃至地球科学的发展提供了大量宝贵的基础资料,而且为我国地震预报的发展打下了重要基础。
  在广泛监测的基础上,从1966年以来,在台网监测范围内已获得100多次5级以上地震的震例资料。在这些震例中,取得的地震活动、地壳形变、地下水、水化学、地电、地磁、重力以及各种宏观异常等多种前兆异常上千条。通过对这些实际资料的综合研究,为逐步认识地震孕育过程和孕震过程中不同阶段的前兆表现提供了科学实践的基础,为地震预报提供了实际经验、实际资料和科学依据。
      丰富的科学实践必将产生新的科学思想。在取得大量现场震例和实际经验的基础上,通过对孕震过程和地震前兆的深入研究,逐步发展了我国自己的带有中国特色的地震预报方法,形成了"长、中、短、临"的阶段性渐进式地震预报的科学思路和工作程序,即地震的孕育、发展和发生是一个系统演化的过程,这个过程的不同阶段则显出不特征的前兆异常,从而有可能依据孕震过程中不同阶段所表现出的具有阶段性特征的前兆异常,开展阶段性地震预报。在实际震例和实验室研究结合的基础上,把地震孕育和相应的预报分为长、中、短、临四个阶段,其中长期预报是数年至一、二十年的地震形势预测;中期预报是1年至数年内地震危险区及其地震强度预测;短期预报是震前半个月至数月的地震预报;临震预报则是几天至十几天的地震预报。
  经过30年坚持不懈的努力,广大地震科技工作者初步探索了阶段性孕震过程的物理意义,各阶段预报工作的内容、程序和预报判据,逐步建立了长、中、短、临诸阶段渐进式预报的方法,使预报随地震孕育过程的发展,在空间上由大到小,在时间上由远及近,在危险程度上由粗到细,以逐步逼近的方式,向地震发生的实际时间、地点、强度靠近。
      经过广泛而系统的探索,我国的地震预报研究有了较大的发展。虽然从根本上说,我国与世界各国一样,当前的地震预报尚处于低水平的探索阶段,而且与美、日本等先进国家相比,我国在地震观测技术的先进性方面, 在地震预报的基础理论研究方面尚有一定的差距。但我国在地震震例资料和现场预报经验的积累方面具有优势,频繁发生的5级以上的(即中强以上)地震为科技工作者提供了较多的试验预报的实践机会。在充分和合理地应用我国30年积累的地震预报经验的基础上,对某些地震作了一定程度的预报。在70年代中叶,我国曾取得以1975年辽宁海城7.3级地震为代表的若干成功预报的经验。90年代以来,取得了1975年云南孟连边界7.3级地震、1997年新疆伽师强震群中4月6日6.3级、6.4级等地震的较成功预报。这些预报不仅仅是某些科学家或某种预测方法的预测成果,而是按国家有关地震预报的条例,由地震所在省地震局的分析预报部门汇总多种资料作出短临预报综合预测,并报省级人民政府,由政府向社会和公众发布并取得社会防震减灾效益的较成功的预报。
      当然,需要特别强调的是上述较成功的预报在众多地震中只占很少的比例。而有地震无预报(常称漏报)、有预报无地震(即虚报)以及错报(或时间不对、或地点不对、或震级差得太大)的情况都远多于成功的预报。然而,就是这些少量的成功预报的先例已向人类展示了地震预报的希望之光。
      四、防震减灾:预防为主,综合防御
      地震预报是减轻地震灾害的重要途径。但由于科学技术的原因,要最大限度地减轻地震灾害,不能单靠地震预报这一个环节。从我国国情出发,结合国内外经验教训,我国的防震减灾道路可以概括为"预防为主,综合防御"。"预防为主,综合防御"的防震减灾方针主要包括4个环节。即地震监测预报、震灾预防、地震应急、地震救灾与重建。
      地震监测预报这一环节上文已述。因此,下面主要对其他三个环节作一简述。
      震灾预防主要是指通过工程建设的地震安全设防,以达到在遭受未来地震灾害时避免工程建筑的破坏和倒塌,从而减轻地震灾害的工程抗震设防措施。1990年国家地震局和建设部正式颁布了新一代地震烈度区划图,作为当前一个时期国土利用、城市规划和一般工业和民用建筑抗震设防的依据。一些重大工程和易于引发次生灾害的工程,还必需按照有关的法规和规范通过工程地震工作选择相对安全的建设场地和确定合理的设防标准。此外,震灾预防还包括某些非工程措施,如通过各种宣传、教育以及适时的防震减灾演习等来提高社会公众的防震减灾意识和主动参与意识。
      地震应急包括震前应急防御和震后应急等内容。震前应急是指在地震发生之前,制定大地震灾害一旦发生后的应急行动计划。用于指导政府有关部门、医疗机构、厂矿企业和居民在大地震发生后作出紧急反应,协调行动,减轻灾害损失。90年代中叶以来,各地震重点监视防御区的政府和有关部门均制定了应急预案,且每年进行检查和演练。震后应急主要包括破坏性地震发生后对地震(发震的地点、地震的震级等)的快速测定和报告;震后震情的发展趋势、强余震预测和地震灾害损失的快速评估;成立救灾指挥机构等。
      此外,地震应急有时还包括对虚假地震事件的快速处理,即及时平息地震谣传和误传等的社会影响。社会上不时出现某地某时某刻要发生地震的传闻,往往引起居民的极度恐慌,影响经济建设的正常秩序和社会公众的正常生活秩序。在这种情况下,地震部门根据对各种观测资料的认真分析,及时作出震情判断,配合政府采取切实的措施辟谣,尽快平息社会影响,对稳定社会秩序、保障经济生产有十分重要的作用。
  地震救灾包括受灾人员的抢救、次生灾害的处理、生命线工程抢险和灾民紧急安置、伤病员抢救和防疫、恢复生产和社会生活正常秩序等。震后重建包括对震区重新进行地震安全性评定,提出抗震设防依据和重建计划以及实施重建等。
      上述几个方面,包括了防震减灾的基本内容和工作环节,反映了防震减灾要以预防为主,实行综合预防的基本对策。
      五、地震科学技术的进步是实现地震减灾的根本途径
      上文介绍了防震减灾所包含的4个环节,其中每一个环节的实施都必须依靠科学技术的进步,尤其是地震监测预报和工程抗震及救灾技术更为显著。
      1.加强地震预报的科学研究
      如上所述,通过准确的地震预报和在预报基础上的震灾防御是实现地震减灾的最理性的途径,然而,尽管全球地震学家已经过数10年坚持不懈的努力,但地震预报仍是尚未突破的世界性科学难题。而地震预报的突破有赖于对地震孕育、发生规律的科学揭示。因此,加强地震预报研究是实现地震预报科学目标的必由之路。
      地震预报中科学研究问题很多,其中大陆地震成因和孕震理论的问题,地震前兆机理的研究,地震前兆探测中的基础性研究问题等都是预报中原始科学问题,只有在加强地震预报研究中逐步解决这些基本的科学问题,才能取得对地震规律的全面认识,科学而客观地掌握地震孕育过程的发展演化及该过程中的各种征兆,从而为地震预报奠定坚实的基础。
      2.加强工程地震和救灾技术研究
      这方面的研究包括开展对未来地震灾害的预防性工程技术措施研究;工程结构抗震设防标准的研究;发展各种地震动参数的地震区划研究;针对重点工程和大中城市开展地震安全性评价和地震小区划的工程地震研究。此外,90年代以来,国际上正在发展的工程结构的隔震技术、耗能减震技术等也在我国工程震研究中得以充分的重现和实践。与此同时,工程建筑物损伤探测技术,对废墟中掩埋灾民的探寻和挖掘等救灾技术研究也正在有计划地推进。
      另外,地震灾害的预测研究也越来越受到国内外科学家的重视。这是因为预测某个地区未来会遭受多大的地震灾害损失,对于地震减灾是十分重要的科学问题。因为地震预防和减灾的基础是对未来地震灾害的定量估计。地震灾害主要取决于两个因素,一是某特定地区未来一个时期内遭受地震的危险程度;二是未来地震危险对该区的社会、经济、人口等所造成的损害程度。前者称地震危险性分析,后者称地震易损性分析。因此,地震灾害的定量化预测关系到地震学、工程学和其他众多学科,近年来已成为地震减灾科学中的一个新的生长点。
      地震和地震灾害是全世界共同关心的问题。而这个问题的研究是中国在国际上占有一席之地的领域之一。抛开公元132年东汉张衡发明世界上第一架地震仪--侯风地动仪不说,在近代,1956年我国制定的《12年全国科学技术远景规划》中我国就比西方大约早10年提出并开展了地震预测和震灾预防的研究。在1994年3月我国公布的《21世纪议程》减灾行动方案中,将对地震的预测和防御作为减灾体系建设的重点行动方案之一。因此,可以深信,在地震预测和震灾防御的研究方面我国将对世界作出更为重要的贡献。