（转个老文章）地震是可以预测的吗？

木不铎 · 发表于 2013-4-29 07:37:49

本帖最后由木不铎于 2013-4-30 18:44 编辑

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。

　　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。

　　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。

　　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？

　　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。

　　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。

　　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.”。

　　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。

　　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？

　　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？

　　“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。

　　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？

　　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。

　　“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。

　　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”。

到处停留的叶子 · 发表于 2013-4-29 08:17:26

我不懂不敢乱说，不过，对最后一句话非常有同感。

“世上所有的争论都来自于定义的差别”

田做 · 发表于 2013-4-29 10:03:27

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？

木不铎 · 发表于 2013-4-29 15:28:43

田做发表于 2013-4-29 10:03 - v. S/ N% ]) b% ?
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？

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。

小刀 · 发表于 2013-4-30 00:59:51

本帖最后由小刀于 2013-4-30 01:06 编辑

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。

不爱吱声 · 发表于 2013-4-30 05:13:16

本帖最后由不爱吱声于 2013-4-29 15:15 编辑

好科普

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。

老兄搞地震波勘探的，有空给大家科普下吧？

晨枫 · 发表于 2013-4-30 06:12:26

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。

路人癸 · 发表于 2013-4-30 09:33:21

最深的钻井是前苏联在贝加尔湖的科拉半岛打的

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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