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[科普知识] (转个老文章)地震是可以预测的吗?

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-10-30 18:27
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    [LV.3]辟谷

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    楼主
    发表于 2013-4-29 07:37:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 木不铎 于 2013-4-30 18:44 编辑
    1 }8 D9 W: b' k) I! q1 L' {- \  {# z2 `' O4 R& P" a; [
         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。
    * {4 L5 E+ p* L4 B===========================================================================- ^  l$ z2 U% I" I

    9 i# \1 ^9 d# w' z" W6 C- W% G  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。2 b4 ^3 [, N1 M: O
    9 r) L# E3 {4 ?3 ]% i) N9 M6 m6 s
      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。, \6 R! |) b* X8 e$ y
    ( z- Q* Z3 ^9 M, |! _& G& ]
      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。% ?( x! C2 @/ j% M

    2 q0 w1 `+ R8 t' T1 g  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?  h7 U; D8 o; u* f5 R3 |+ P

    - G: n+ }. g0 |3 t  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。
    ( R# C1 S1 o  W" }2 f# u" V1 D4 d) n$ g6 l
      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。% f5 x, z5 U8 Q6 j

    ) w* y8 p, z" `  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.”。* G. P# P  h' d* o5 B

    6 u( M0 r1 ~8 }; D* C3 I' A  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。% [# G( Y' Q4 D- z5 b
    2 a( e6 ?7 T% w
      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?; q' @  K/ z, o! v) x

    $ ]! m4 j0 [. l* {5 n  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?7 e: {) h. d$ K! |

    " B  k% S4 j# B5 t* r$ L  “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。# V, b0 ^2 X2 Q

    4 R( z0 l; J7 v3 Y  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?
    5 |' ^) `0 ^; i1 b  F: y: y6 g, o7 d4 K  u- y
      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。
    ; g* {- j. B  q: [. N
    ! @* O) n. r% V$ V* r3 v  “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。
    0 o" i- T, _) I9 K$ P
    . Y* \2 q. V; T. _. v- H  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”。

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    到处停留的叶子 + 4 “世上所有的争论都来自于定义的差别”.

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  • TA的每日心情
    擦汗
    2020-3-23 00:29
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    [LV.7]分神

    沙发
    发表于 2013-4-29 08:17:26 | 只看该作者
    我不懂不敢乱说,不过,对最后一句话非常有同感。
    2 D) F+ l9 F: Q; K: y. T4 n
    3 [0 C+ N; |' ]/ T' w- X4 S# V“世上所有的争论都来自于定义的差别”
    6 Y/ ~5 s4 F1 \1 Y
    0 e* g6 ^. u: L
  • TA的每日心情
    无聊
    2016-3-30 10:54
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    板凳
    发表于 2013-4-29 10:03:27 | 只看该作者
    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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    就是如此。那个官僚是周恩来。  发表于 2013-4-29 11:10
  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-10-30 18:27
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    [LV.3]辟谷

    地板
     楼主| 发表于 2013-4-29 15:28:43 | 只看该作者
    田做 发表于 2013-4-29 10:03
    , m0 ^7 `, F% y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?

    8 d# G, [$ ?, O; ^6 a3 `5 u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。

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    该用户从未签到

    5#
    发表于 2013-4-30 00:59:51 | 只看该作者
    本帖最后由 小刀 于 2013-4-30 01:06 编辑
    9 b! \4 s+ U8 c$ i" G2 K- K1 E" m0 X9 Q  d
    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。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
  • 签到天数: 171 天

    [LV.7]分神

    6#
    发表于 2013-4-30 05:13:16 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2013-4-29 15:15 编辑 ; q& l# m+ K: s2 _3 \

    ( V; Q8 Z; \8 @( W; b8 r3 k) l好科普6 C( r0 h, H" ?0 S: e+ Y# f

    8 v6 A- q8 Q% _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。5 T( q8 ?4 G) f5 W$ R

    / \8 s+ x0 F& x, \1 g老兄搞地震波勘探的,有空给大家科普下吧?

    点评

    嗯,老久前的东西。那就改改吧。  发表于 2013-4-30 05:16

    该用户从未签到

    7#
    发表于 2013-4-30 06:12:26 | 只看该作者
    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。
  • TA的每日心情
    难过
    2017-7-3 15:36
  • 签到天数: 90 天

    [LV.6]出窍

    8#
    发表于 2013-4-30 09:33:21 | 只看该作者
    最深的钻井是前苏联在贝加尔湖的科拉半岛打的
    2 ~) I1 G$ x% w

    " @# ^. f5 C' ^# V; F; \' j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

    点评

    Thanks. You are right. The related link is http://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole  发表于 2013-4-30 18:45

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