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石耀霖院士:你知道什么是地震预报,什么是地震预警吗?

  根据中国地震台网测定:2018年5月28日01时50分在吉林松原市宁江区(北纬45.27度,东经124.71度)发生5.7级地震,震源深度13千米;5月29日6时37分在新疆和田地区皮山县(北纬36.81度,东经78.89度)发生3.1级地震,震源深度18千米。

  

  

  

  什么是地震预报?什么是地震预警?什么又是伪地震预警?到底地震能不能被准确预测?今天,地球物理学家、中国科学院大学地球与行星学院教授、中科院计算地球动力学重点实验室学术委员会主任石耀霖院士将给你讲讲它们的含义和关联……

  

石耀霖院士(漫画)

 

  地震预报,是在地震发生之前,预测未来地震发生的时间、地点和大小(也就是震级)。

  这可不是个简单活儿,虽然我国地震学家成功地预报了如1975年海城地震等少量破坏性地震,但地震预报仍然是国际地震科学没有解决的难题。

  地震预警,则是在地震已经发生,并且地震波传播到临近震中地区的台站之后,利用无线电波跑的比地震波快得多的特征,给远离震中的地区发警报、打招呼。

  “喂,我们这里发生地震了,地震波再过XX秒钟就会传播到你们那里了,要做好准备哟!”看来地震预警似乎比地震预报容易得多了。

  地震后,震源会发出纵波(也叫P波),它最早从震源传出,在地壳中以每秒5-7公里的速度前进,而振幅一般更大、破坏力也更强的横波(也叫S波)则是以每秒3-4.2公里的速度前进,离震源较远的地方还可能感觉到面波,其传播速度小于横波。因此,如果我们每十公里就设置一个地震台站,密密麻麻的覆盖了整个地震活动区域,那么不管哪里地下发生了地震(一般的地震震源深度也就几公里到二十几公里),5秒钟内可能地震波已经传到了3-4个台站上。

  好了!能干的地震学家们马上就可以测定地震发生在哪里(即震中位置和震源深度),什么时候发生的(即发震时刻),同时也可以马上计算出纵波、横波什么时候传播到哪里。例如,再过15秒钟,纵波就会传播到离震中大约100公里的地方,再过25秒钟,纵波大约会传到离震中150公里的地方。

  利用这一原理,你就可以给你的小伙伴们发出地震预警了,距离震中100公里的那个小伙伴可以得到你的电话消息:“纵波再过15秒到达、晃动更大的横波再过28秒到达,亲,你要做好准备!”。如此看来,似乎你只要具备高中知识水平,再略加培训就可以上岗从事地震预警工作了。

  

  

  但是,这就真的是“地震预警”了吗?

  答案恐怕要令你和小伙伴们伤心了,你的消息只能算是“伪地震预警”,因为你只能告诉他们,什么时间大地会震动,但却说不出震动有多大——是几乎感觉不到的微微震动?是会人人有感并造成惊慌的震动?还是会另房屋倒塌、火车脱轨、煤气管断裂的巨大震动?你必须告诉离震中不同距离的人们,他们那里地震动会有多大(震级),才是真正的地震预警。

  然而,预警震级的大小,可不是一件简单的事。一个大地震,断裂会由震源开始,一般用低于横波的速度传播,大地震破裂会沿着断层传播数十公里、甚至数百公里,破裂传播持续时间十余秒甚至上百秒。虽然地震破裂开始发生以后5秒钟,如果你在震中区设有3个以上的地震台站,你就已经可以用电话或短信通知远处的朋友,精确地告诉他几秒钟后地震波会传播到他那里。但是要告诉他震动有多大就很困难了,因为这个地震可能只是一个小地震,破裂已经停止了,它可能微小到你实在没有必要去“吓唬”,哦,或者说是“惊扰”到你远方的伙伴。不过,也可能这个地震破裂还正在继续进行着,例如汶川地震,地震破裂达300多公里,破裂持续了约100秒钟,而你要在5-10秒钟内,就预测到这个地震破裂持续的时间、断层的长度、地震震级的大小,想想就不容易了吧?这,才是地震预警面临的真正挑战!!!

  那么,我们能不能在大地震破裂刚发生和持续了5-10秒时,就预测这个地震断裂是20秒后停止,50秒后停止,还是100秒后停止呢?俗话说,“三岁看大、七岁看老”,还是应该有点苗头的吧?地震学家们也在试图找出前5秒钟地震波的一些特征,争取能够预测地震会发展到多大,在地震预警时给出对震级的估计。不过,《伤仲永》的故事也时刻警醒着他们。

  虽然地震预警报准震级不容易,但预警还是有用的。例如,在地震多发的日本,一些大地震来临时及时发出预警使高铁停驶避免了更大的损失等等。但日本的地震预警系统也出现过虚报的情况,可见地震预警系统需要精心设计和维持,才能充分发挥作用。

  总而言之,如果你离地震震中很远,地震虽然大,对你也不会有危害,你就用不着依靠地震预警系统了。但如果地震几乎就在你脚底下,对不起,你被称为“处在地震预警系统盲区内”,通俗的讲就是,地震预警系统没办法提前通知你,你就是第一个感觉到地在震动的那个人(功能可以相当于地震台站了),预警系统还期盼着你能赶快发出消息广而告之呢。 

  

作者简介

 

  石耀霖,1944年生于广西桂林。1966年毕业于中国科学技术大学,1986年在美国加州大学伯克利分校获得博士学位。2001年当选中国科学院院士,2005年当选发展中国家科学院院士。曾任第十届全国政协委员会委员、第十一届全国政协委员会常委,现任中国科学院学部科学普及与教育工作委员会副主任。研究领域为固体地球物理、地球动力学和地震学。



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