爱吱声
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(转个老文章)地震是可以预测的吗?
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作者:
木不铎
时间:
2013-4-29 07:37
标题:
(转个老文章)地震是可以预测的吗?
本帖最后由 木不铎 于 2013-4-30 18:44 编辑
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每回一发生地震,就蹦出一堆儿神棍,就连蛤蟆出行,屁股后面也跟一拨儿狗仔队。唉,转个旧帖子过来,7年前的。
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记得进P大读研的时候,头一年是基础课,整天都忙着在若干教学楼和食堂、图书馆以及46楼(某人笔下著名的47楼之隔壁)之间窜来窜去。那时候,海龟们还没有上岸,而俺们又正好碰上了文革贻害造成的断层,也就是老的退休了,年轻的还没有上来。头一年,大家都没有确定论文方向,平常功课之外,就是狂读中外文献和论文,每过上两、三周,开个小型学术会议,探讨一下自己的读书心得。
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俺本科做毕业论文的时候,偷懒,攻的是最简单的重力学方向,所以对地震学不是很上心。来P大读书,胡乱翻书,走的也是简单路线,读的大都是绕开波动方程的所谓“地震预测”方面的文章。导师见状,提醒我说“那就是玩数字游戏,万不可耗费太多时间”,俺当时年轻,听之大不以为然,毕竟这么多国内期刊发表的论文都是相关文章,更何况“地震是可以预测的”是俺们敬爱的周总理说的。
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这一读,就是差不多一年,记录了若干读书卡片,忽然有一种大彻大悟的感觉。地震的物理机制至今尚无定论,虽然有一个矩张量模型可以模拟地震发生时那一刻的过程,并得到相应的理论地震波形。可地震的孕育过程,至今为止还是一个迷,因为这涉及的过程实在是太复杂了,而这一过程正是地震预测的症结所在。
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天上的云的运动,大家肉眼就能观测到,一片乌云漂过来,大家都敢预测一把说“一会儿就得下雨”;再加上满天的气象卫星,把什么温度、气压、湿度等资料不断实时传来,再根据很多基于流体力学等现成公式,就能大致测算出天气的变化。可地底下到底是什么样子的?咱们总不可能把大地都给刨开吧?就算您能刨?这地壳下面可就是岩浆,您就不怕烧着您?
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相对于头顶的天空,我们对自己脚下的大地是无法直接观测的,绝大部分知识都是间接来源于地震波,少部分直接观测是钻探结果,但相对于地壳34公里的平均深度来说,决大多数钻井(主要是石油钻井)顶多也就三、四公里,最深的钻井是前苏联在科拉半岛打的,也只12262米(中国也在江苏东海打了一口5158米的探井)。仅仅凭这点有限的资料,要想了解地球特别是地壳的结构,那是根本不可能的。
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既然不能从物理机制上对地震进行模拟和预测,那就把地震的发生当作一个时间序列来处理吧。这是另外一个思路,著名地震学家Beno Gutenberg和Charles Francis Richter提出了Gutenberg-Richter公式,即地震发生的频率(N)与震级(M)的关系为log(N)=a-b*M,其中,a和b均为大于0的常数。这一公式说明,震级越大,地震发生的频率就越小。
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玩过数字的都明白,总是能找到各种各样的统计公式的,但这样的统计结果的指导意义往往有限。记得当年上统计课,开篇那数学老师就讲“There are three kinds of lies: lie, damn lie, and statistics.”。
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当然,有人会说“时间序列总能找到个周期什么的吧?”。但地震孕育过程是一个强烈的非线性过程,根本没有固定的周期,更何况大的地震的所谓周期都是几百上千年的,而人类真正科学观测地震的历史不过一百余年。要想对一个时间序列信号进行周期预测,至少要观测两个周期以上,才能做出判断。
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另外,如果要想预测地震,有三个要素必须明确,即:地点,时间和震级。如果你不知道地点,光说“明天要发生地震”,可到底是哪儿呢?是北京市还是爪哇岛?没有意义;同样,你光说“北京要发生地震”,可是什么时间呢?你说“明年”,可总不能让老百姓一年时间都提心吊胆过日子吧?还有震级,一般小地震(比如说矿山或者采石场爆破)震级非常小,对人们生活根本没什么影响,你总不能一天到晚发布这些所谓的地震信息吧?
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有人会说“那海城地震怎么预测出了?”。是啊,这好比打靶,再臭的枪手,超着靶子打它100枪,也能蒙上1枪,可不能每次他一开枪,俺们就说“打中了,打中了”吧?那还让人活不活了?
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“九一一”发生以后,曾有不少参议院抱怨说中情局早就有人报料可能会有恐怖袭击,可是什么“时间”,什么“地点”,什么“程度”,不清楚,而且这样的报料天天有,日日有,作为政府,它不可能也不能够天天发布恐怖袭击警报,估计那样美国经济早就崩溃了。
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地震发生前是否会有前兆呢?比如说半夜鸡飞狗跳?地下水位上升?
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在地震孕育的物理机制没有弄清之前,说什么“前兆”是非常不科学的。比如说你家隔壁老王家半夜鸡飞狗跳,那搞不好就是来了偷鸡贼。地下水位的变化,更是没谱,下上几天雨,水位自然上升,大旱数日,水位也会下降。至今为止,尚没有一种所谓的“地震前兆”是准确或10%以上对应出每一次地震的。从信号分析的角度说,就是背景噪声实在太大,远远强过信号本身,而这信号本身的规律又没有摸清,因此根本无法预测信号。
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“地震预测”至少在目前来说,是根本不可能的。但随着人类观测手段的进步和地震资料的丰富和积累,也许将来能在一定程度上做出预测。
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插个题外话,俺说“某某地明天不会发生地震”,呵呵,这也算是“地震预测”吗?有句话说“世上所有的争论都来自于定义的差别”。
作者:
到处停留的叶子
时间:
2013-4-29 08:17
我不懂不敢乱说,不过,对最后一句话非常有同感。
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“世上所有的争论都来自于定义的差别”
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作者:
田做
时间:
2013-4-29 10:03
这么说起来,地震局的意义何在呢?难道只是些官僚拍脑子的产物?
作者:
木不铎
时间:
2013-4-29 15:28
田做 发表于 2013-4-29 10:03
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这么说起来,地震局的意义何在呢?难道只是些官僚拍脑子的产物?
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如文中的解释,地震和气象是两码事儿,但在很多人脑袋里,有个根深蒂固的推论----地震局就是预报地震的。这实在是差之毫厘,谬以千里。在现阶段,世界上没有任何一个国家,也没有任何一个科学家(民科除外)敢说自己能预测地震。地震局的主要任务是1)摸清全国的地震断裂分布情况(哪儿的地震危险性比较大,那儿的人们要注意,哪儿不会有地震,那儿的人们可以天天安心睡大觉),2)能为建筑工程提供重要的参考指标(建房子的时候,根据地震危险性评估指数,做好必要的防护),3)及时发布地震预警信息(地震发生后,准确测定震中位置,越快越好,尽可能减少损失,有助于救援行动的开展)。无数人的心血,不是一两句话就能抹杀的。这个世界上,指手画脚一通乱喷比踏踏实实干事情容易。按照某些人的逻辑,基础科学都不用搞了。
作者:
小刀
时间:
2013-4-30 00:59
本帖最后由 小刀 于 2013-4-30 01:06 编辑
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工程中绝大多数的非线性问题, 如流体力学,只有严格的边界条件下才有解析解。实际解决工程问题,要末线性化简化, 要末数值解,想预测像地震这末大的非线性系统,再过一百年也没戏。 现在的天气预报也谈不上真的预报, 只不过是雷达功率大, 看得远, 测测云的范围,速度和含水量, 按着经验模型算算而已,也就是一两天还靠谱,中长期天气预报还不是靠历史数据蒙的。除非巨型的热带风暴什么的, 范围大,靠卫星盯着, 也还是不知道他会在哪登陆, 只好广为告之, 大伙有备无患而已。
作者:
不爱吱声
时间:
2013-4-30 05:13
本帖最后由 不爱吱声 于 2013-4-29 15:15 编辑
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好科普
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只是”可以根据流体力学公式准确预测天气变化“这句不严谨。
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老兄搞地震波勘探的,有空给大家科普下吧?
作者:
晨枫
时间:
2013-4-30 06:12
用两次事件来预测时间序列,这数据实在是太……太……太少了,而且这只是单因素,要是有多个因素,正交试验这么一排,从恐龙时代收集数据恐怕都不够,得从三叶虫时代开始收集数据才成。
作者:
路人癸
时间:
2013-4-30 09:33
最深的钻井是前苏联在贝加尔湖的科拉半岛打的
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抓个虫,科拉半岛不在贝加尔湖,在苏联(俄罗斯)最西北角,在北极圈,靠近北冰洋,巴伦支海和白海
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