上田誠(chéng)也

動(dòng)態(tài)

日本的地震預(yù)測(cè)＊

上田誠(chéng)也

日本從1965年就有關(guān)于地震預(yù)測(cè)的國(guó)家計(jì)劃，但是都沒(méi)有成功。所謂的地震預(yù)測(cè)必須是基于物理現(xiàn)象或前兆的短期預(yù)測(cè)。失敗的主要原因是沒(méi)有抓獲前兆現(xiàn)象。國(guó)家計(jì)劃大部分的資金和人力都致力于加強(qiáng)地震臺(tái)網(wǎng)，但這對(duì)檢測(cè)地震前兆并不十分有效，因?yàn)榇蠖鄶?shù)前兆都是非地震性的。從目前筆者的觀點(diǎn)來(lái)看，前兆研究從來(lái)沒(méi)有得到適當(dāng)支持，因?yàn)檫@些項(xiàng)目通常都是被一群拿著預(yù)測(cè)地震幌子的地震學(xué)家所掌握，他們對(duì)地震學(xué)更有興趣。1995年神戶地震之后，國(guó)家計(jì)劃決定放棄短期預(yù)測(cè)并且在2011東北大地震后日益加深。除了國(guó)家計(jì)劃之外，也有一些政府計(jì)劃，不是很正式的但是與地震預(yù)測(cè)有關(guān)，它們消耗了數(shù)量級(jí)很大的資金，但它們其實(shí)也對(duì)短期地震預(yù)測(cè)不感興趣。財(cái)政上，它們是巨人，國(guó)家計(jì)劃就是小矮人。因此，日本目前實(shí)際上沒(méi)有資金來(lái)支持短期預(yù)測(cè)研究。然而，最近，不同學(xué)科的科學(xué)家已在短期預(yù)測(cè)研究方面做出了一些實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。通過(guò)和私營(yíng)部門的合作，一些令人鼓舞的跡象正在出現(xiàn)。

地震預(yù)測(cè)；短期預(yù)測(cè)；巨震；地震學(xué)；私營(yíng)部門；政府支持

引言

地震預(yù)測(cè)必須指明時(shí)間、震中、震級(jí)大小，并且要有一定的精確度。在地震長(zhǎng)期、中期和短期預(yù)測(cè)中，只有短期預(yù)測(cè)有意義，它能夠直接保護(hù)人類生命和社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施。另外兩個(gè)僅僅是基于過(guò)去經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)，甚至不能夠稱為預(yù)測(cè)，雖然由于GPS測(cè)量?jī)x器，中期預(yù)報(bào)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的階段［1］。

地震學(xué)分為兩個(gè)方面［2］。第一是通過(guò)地震儀記錄的地震波來(lái)研究地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這首先在歐洲發(fā)展［3－4］。另一個(gè)是研究地震本身，即所謂的地震學(xué)。當(dāng)然，地震易發(fā)地區(qū)的地震學(xué)家對(duì)此比較關(guān)注。實(shí)際上，現(xiàn)代地震學(xué)始于1906年舊金山大地震后的加利福尼亞。為了解釋圣安德烈斯斷層附近的地面形變位移，Reid［5］提出了彈性回跳理論。該理論認(rèn)為斷層兩側(cè)的巖石受到剪切應(yīng)力，它們緩慢變形直到內(nèi)部能量大于臨界值。應(yīng)力緩慢集中，然后瞬間釋放。該理論被當(dāng)作了地震產(chǎn)生的理論指導(dǎo)。然而，在接下去的幾十年里，在地震預(yù)測(cè)方面，實(shí)際上沒(méi)有很認(rèn)真的科學(xué)嘗試。甚至有些行家覺(jué)得它是不可能的［6］。

1 20世紀(jì)70年代早期的樂(lè)觀到后來(lái)的悲觀

直到20世紀(jì)60年代，地震預(yù)測(cè)的國(guó)家計(jì)劃才在一些國(guó)家興起，包括日本、前蘇聯(lián)、中國(guó)和美國(guó)。它們?yōu)槭裁椿旧显谕粫r(shí)間出現(xiàn)，原因并不明了。很有可能是由于二戰(zhàn)后科技活動(dòng)的復(fù)蘇，那時(shí)地震學(xué)位居前沿，并且得益于監(jiān)測(cè)核爆炸的全球標(biāo)準(zhǔn)化地震臺(tái)網(wǎng)（World－wide Standardized Seismograph Network，WWSSN）［7］。

20世紀(jì)70年代早期，樂(lè)觀情緒在全球廣泛傳播。比如，擴(kuò)容－膨脹理論的出現(xiàn)［8］，該理論幾乎能夠解釋所有出現(xiàn)的前兆現(xiàn)象，例如，地殼的抬升、P波與S波的波速比中10%～20%的變化、氡氣的排放、電導(dǎo)率的變化等等。尤其是，1975年7.3級(jí)海城地震的長(zhǎng)期、中期和短期的成功預(yù)測(cè)，更加強(qiáng)了這種樂(lè)觀［9］。

然而，這種樂(lè)觀是暫時(shí)的。撇開(kāi)細(xì)節(jié)不說(shuō)，P波與S波的波速比中10～20%的變化這一現(xiàn)象就被后來(lái)的工作所否定［10］以及1976年唐山M7.8地震未能預(yù)測(cè)［11］。在美國(guó)，預(yù)測(cè)在1993年前將會(huì)發(fā)生的帕克菲爾德地震直到2004年才出現(xiàn)［12－13］。實(shí)際上，任何國(guó)家的地震預(yù)測(cè)項(xiàng)目都沒(méi)有一次單獨(dú)的成功預(yù)測(cè)。整個(gè)社會(huì)就開(kāi)始悲觀［14］。除了一些非主流的研究人員之外，這種悲觀情緒一直持續(xù)到現(xiàn)在。

2 日本地震預(yù)測(cè)歷史

2.11995年以前

世界上第一個(gè)地震學(xué)會(huì)，日本地震學(xué)會(huì)（Seismological Society of Japan，SSJ）在1880年誕生，這歸功于明治政府那時(shí)國(guó)外訪問(wèn)學(xué)者的努力。值得注意的是，第二屆日本地震學(xué)會(huì)年會(huì)上約翰·米爾恩（John Milne）做的題為“日本地震科學(xué)”的報(bào)告［15］，他說(shuō)地震學(xué)家的主要任務(wù)就是能夠找到方法預(yù)測(cè)出地震的發(fā)生，并且他也給出了許多可能的地震前兆的例子。

吉田晴代（Aikitu Tanakadate）于1891年濃尾M8.0地震之后開(kāi)始了震中地區(qū)磁場(chǎng)的測(cè)量，并由此發(fā)現(xiàn)了著名的Neodani斷層。他這時(shí)才剛從英國(guó)學(xué)習(xí)完，返回家中3個(gè)月。被濃尾地震所激勵(lì)，明治政府在1892年立即成立了帝國(guó)地震調(diào)查委員會(huì)。它遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于1906年的舊金山地震，所以可以被看作是日本地震研究的開(kāi)端。然而，盡管明治時(shí)代的科學(xué)家具有昂揚(yáng)的遠(yuǎn)見(jiàn)，地震預(yù)測(cè)仍然是個(gè)禁忌并且持續(xù)了幾十年，因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)多產(chǎn)的科學(xué)。

盡管當(dāng)代社會(huì)這并不為人所知，但關(guān)于地震預(yù)測(cè)的方案早在1946年就被提出，這一年是二戰(zhàn)過(guò)后的下一年，當(dāng)時(shí)的命令由美國(guó)占領(lǐng)軍總部發(fā)布給美日地震學(xué)家。這些背景資料能夠從力武（Rikitake）的文章中查出［16］。很明顯，美國(guó)方面試圖證明日本在這方面是否更加先進(jìn)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)他們對(duì)這幾乎沒(méi)有興趣。日本的實(shí)際情況也沒(méi)有什么大的不同。事實(shí)上，在他們?cè)L問(wèn)日本的報(bào)告中，那時(shí)并沒(méi)有透露給日本，但是卻在力武的文章中被轉(zhuǎn)載了。賓諾·古登堡（Beno Gutenberg）批評(píng)了日本氣象局（Japan Meteorological Agency，JMA）和東京大學(xué)地震研究所（Earthquake Research Institute，ERI）之間的不合作關(guān)系。這些事務(wù)使得日本社會(huì)團(tuán)體逐漸對(duì)地震預(yù)測(cè)感興趣。接著在1962年的一次統(tǒng)籌規(guī)劃中，所謂的“藍(lán)圖”被明確提出來(lái)［17］。這份文件起初是在日本，后來(lái)被翻譯成英文后具有了相當(dāng)大的全球影響力。

國(guó)家地震預(yù)測(cè)計(jì)劃資金，從1965年起能夠被大學(xué)研究人員所使用，這是基于“藍(lán)圖”并且通過(guò)連續(xù)幾個(gè)5年計(jì)劃持續(xù)到了現(xiàn)在?！八{(lán)圖”的內(nèi)容是一些經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，涉及到一些沒(méi)有很多合作的組織先前做的工作，例如，地殼運(yùn)動(dòng)、潮汐、地震活動(dòng)性、地震波速、活動(dòng)斷層、地磁和地電等等。有人建議，要監(jiān)測(cè)所有這些現(xiàn)象。這是一個(gè)良好的開(kāi)端。即使在今天它也可以算作一個(gè)良好的計(jì)劃，因?yàn)檫@個(gè)完整的計(jì)劃從來(lái)沒(méi)被實(shí)施過(guò)。

為了開(kāi)始進(jìn)行國(guó)家計(jì)劃，政府咨詢了地震專家以制定一個(gè)切實(shí)可行的方案。這是非常合理的，因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒(méi)有包含相關(guān)科學(xué)家的組織團(tuán)體。該計(jì)劃有相當(dāng)龐大的資金支持。遺憾的是，從來(lái)沒(méi)有任何一個(gè)成功的短期預(yù)測(cè)，甚至連錯(cuò)誤的預(yù)測(cè)也沒(méi)有，因?yàn)楦揪蜎](méi)有發(fā)布過(guò)任何的預(yù)測(cè)。這是一個(gè)自然結(jié)果，因?yàn)槎唐陬A(yù)測(cè)從來(lái)就不是該計(jì)劃的目標(biāo)。本文的主要目的之一就是陳述這種奇怪現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的。當(dāng)然，大多數(shù)事物是科學(xué)關(guān)注不到的，所以下面涉及到的科技論文也只有一少部分。

第1個(gè)5年計(jì)劃中，該項(xiàng)目命名為“地震預(yù)測(cè)研究計(jì)劃”，地震專家們建議加強(qiáng)地震臺(tái)網(wǎng)建設(shè)。這也有其合理性，并得到了充足的資金支持。然而，由于充足的資金為項(xiàng)目的連續(xù)性提供了保障，在隨后的5年計(jì)劃里，加強(qiáng)地震臺(tái)網(wǎng)建設(shè)變得無(wú)止無(wú)休，壟斷了資金和研究人員。

被1968年十勝?zèng)_M7.9等一系列地震的發(fā)生刺激后，政府推出了第2個(gè)5年計(jì)劃，將項(xiàng)目名稱改為“地震預(yù)測(cè)計(jì)劃”，看上去研究好像結(jié)束了，但實(shí)際上研究經(jīng)費(fèi)卻增加了。

當(dāng)然，不用說(shuō)短期預(yù)測(cè)肯定需要有前兆。從古希臘一直到現(xiàn)在，有各種各樣的關(guān)于地震前兆的說(shuō)法。比如上田誠(chéng)也在“地震前兆和預(yù)測(cè)”中提到的［18］。這些可以是大地測(cè)量信號(hào)，如地傾斜、GPS數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)，如水位、溫度和地下水化學(xué)，電磁在各種頻率下的波動(dòng)，氡氣和其他氣體的排放，異常的動(dòng)物行為等。前震以及震前平靜期這樣的地震事件也可以被稱為前兆。然而，這些報(bào)道的前兆大部分是非地震性的。因此，非地震性測(cè)量顯得尤為重要。但這些在項(xiàng)目中并沒(méi)有得到很好的支持。因此，5年計(jì)劃中短期預(yù)測(cè)從沒(méi)成功過(guò)，并且讓人覺(jué)得短期預(yù)測(cè)根本就不可能實(shí)現(xiàn)（內(nèi)部結(jié)論）。諷刺的是，在一系列災(zāi)難發(fā)生后，這個(gè)項(xiàng)目卻是越來(lái)越火。

這里著重提到的是，在20世紀(jì)70年代，有許多政府機(jī)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)入地震預(yù)測(cè)行列。許多項(xiàng)目實(shí)際上只是地震研究，并不是地震預(yù)測(cè)。這些項(xiàng)目的預(yù)算卻比國(guó)家計(jì)劃要多出很多。這里我們簡(jiǎn)稱其為“大計(jì)劃”。必須指出，許多同時(shí)執(zhí)行國(guó)家計(jì)劃的地震學(xué)家也作為地震學(xué)會(huì)的委員或者顧問(wèn)包含在這些大計(jì)劃中。因此，他們?cè)谠擁?xiàng)目之中得到了大大的好處。這些大計(jì)劃結(jié)構(gòu)復(fù)雜、預(yù)算模糊不清。這些預(yù)算來(lái)自地震研究推進(jìn)總部（Headquarters for Earthquake Research Promotion，MEXT），我將其稱做“大MEXT計(jì)劃”（在日本MEXT代表教育部、文化部、體育部、科技部）?！按驧EXT計(jì)劃”2012年度預(yù)算大約為110億日元，這已經(jīng)足夠多了，實(shí)際上，這還只是其中的一部分。整個(gè)2012年國(guó)家地震預(yù)測(cè)項(xiàng)目，14所高校的總額達(dá)到約4億日元。在全部經(jīng)費(fèi)里，其中0.2億日元可用于短期預(yù)測(cè)研究，我們能用這些錢做些什么呢？

2.2 1995到2011年

圖1是1995年第7個(gè)5年中神戶M7.3地震幾周后的情形，地震發(fā)生前沒(méi)有預(yù)測(cè)到，約有6 450人在這次地震中遇難。這是1923年關(guān)東M7.9地震后，20世紀(jì)日本所遭遇的最嚴(yán)重的地震。國(guó)家地震預(yù)測(cè)計(jì)劃由于沒(méi)有任何地震預(yù)測(cè)，受到各方面的指責(zé)。經(jīng)過(guò)社會(huì)各界長(zhǎng)期的討論，首次包括外界人士的參與，最終決定短期預(yù)測(cè)應(yīng)該正式放棄，轉(zhuǎn)而致力于“基礎(chǔ)研究”，在筆者看來(lái)，也就是致力于地震學(xué)研究。雖然沒(méi)有明確的宣布放棄預(yù)測(cè)，但人們都心知肚明［19－20］。

圖1 作者拍的神戶地震幾周后的情形

“基礎(chǔ)研究”對(duì)政府來(lái)說(shuō)聽(tīng)起來(lái)很誘人，該項(xiàng)目不僅在批評(píng)中生存下來(lái)，并且政府還增加了投資。由于項(xiàng)目的成功展開(kāi)，高功率的地震和GPS網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國(guó)，地震研究也取得了很大進(jìn)展。但是，顯而易見(jiàn)，地震預(yù)測(cè)還是沒(méi)有任何進(jìn)展。

“不需要短期預(yù)測(cè)”的理由是，盡管研究人員很努力，震前先兆還是很難捕獲。這其實(shí)是謬誤。這些參與預(yù)測(cè)項(xiàng)目的研究人員根本就沒(méi)有認(rèn)真地對(duì)震前先兆進(jìn)行研究，他們認(rèn)為這些地震儀根本就沒(méi)有任何幫助。在每3個(gè)月舉辦的地震預(yù)測(cè)協(xié)調(diào)委員會(huì)（Committee for Earthquake Prediction，CCEP）的會(huì)議上，也從來(lái)沒(méi)有關(guān)于地震前兆的報(bào)告，那些地震先兆也由于很少提及而變成了荒謬的謠傳。然而，打著地震預(yù)測(cè)研究的幌子，這些地震學(xué)家卻獲得了大量的資金支持（雖然跟大計(jì)劃比起來(lái)略顯遜色），甚至外界也無(wú)法挑戰(zhàn)他們的權(quán)威和既得利益。此后，在地震學(xué)界，否定了短期預(yù)測(cè)領(lǐng)域中的地震前兆，認(rèn)為這些前兆根本就不存在，甚至覺(jué)得對(duì)前兆的研究是偽科學(xué)。

在神戶地震后，地震研究行政管理方面發(fā)生了根本性的變化。地震監(jiān)測(cè)任務(wù)從國(guó)家計(jì)劃轉(zhuǎn)移到大MEXT計(jì)劃所屬的地震調(diào)查研究推進(jìn)總部，該部門對(duì)地震預(yù)測(cè)沒(méi)有興趣（尤其是短期預(yù)測(cè)）。這樣國(guó)家計(jì)劃便可從監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)期預(yù)報(bào)中解脫出來(lái)，致力于短期預(yù)測(cè)研究，但事情發(fā)展卻進(jìn)入了錯(cuò)誤的軌道。

3 2011年?yáng)|北地震到現(xiàn)在的日本地震預(yù)測(cè)

圖2為2011年3月11日東北M9.0地震幾周后的情況。這次地震還引發(fā)了海嘯，對(duì)整個(gè)日本臨近太平洋一側(cè)地區(qū)造成了嚴(yán)重破壞，造成了超過(guò)20 000人遇難，各種爆炸，以及福島1號(hào)核電站熔化［21］。整個(gè)國(guó)家瞬間陷入危機(jī)。

圖2 作者拍的“3·11”地震海嘯幾周后的情形

圖3 日本周圍的板塊構(gòu)造

圖4 凹凸體模型

由于國(guó)家計(jì)劃和大計(jì)劃的開(kāi)展，日本變成了全世界地震及大地測(cè)量觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)最全面的國(guó)家之一。這種類型的地震發(fā)生可由地殼板塊構(gòu)造理論很好地解釋，板塊間的突然運(yùn)動(dòng)及太平洋板塊的俯沖導(dǎo)致了這種結(jié)果（圖3）。地震產(chǎn)生的方式可以很好地用這種凹凸體模型來(lái)解釋（圖4）。根據(jù)該模型，將地球分為一些地震區(qū)，稱為凹凸體，也就是沿俯沖太平洋板塊和上覆北美板塊之間的界面。這兩個(gè)板塊凹凸體接觸，隨著應(yīng)力的發(fā)展，兩個(gè)板塊發(fā)生錯(cuò)位、破裂。在凹凸體外的區(qū)域，板塊之間耦合較差，它們可以滑動(dòng)而沒(méi)有地震發(fā)生。根據(jù)400年來(lái)的地震檔案記錄以及現(xiàn)代測(cè)震技術(shù)，地震學(xué)家認(rèn)為，該地區(qū)最大可能發(fā)生的地震等級(jí)不會(huì)超過(guò)M8。然而，2011年該地區(qū)的地震表明，400年的觀測(cè)時(shí)間對(duì)于評(píng)估區(qū)域地震來(lái)說(shuō)仍然較短。事實(shí)上，根據(jù)海嘯沉積的地質(zhì)記錄，公元869年發(fā)生的貞觀地震達(dá)到了M9［22］。但是，這些地質(zhì)記錄的信息并不嚴(yán)謹(jǐn)。

2011年“3·11”大地震之后，一些地震學(xué)家宣稱他們的預(yù)測(cè)失誤至少與本文作者和金森［23］40年前提出的“比較俯沖學(xué)”影響有關(guān)聯(lián)。我們認(rèn)為按不同特征，可將俯沖帶分為智利型和馬里亞納型（圖5a和圖5b），例如，智利俯沖帶的向陸一側(cè)是活躍上升的高聳的安第斯山脈，而馬里亞納型的向陸一側(cè)是擴(kuò)張的菲律賓海，所以超大地震通常發(fā)生在智利而不是馬里亞納型俯沖帶。由于有很好的觀測(cè)數(shù)據(jù)，我們一直采用上述觀點(diǎn)。而一些地震學(xué)家認(rèn)為，日本俯沖帶應(yīng)屬于馬里亞納型。但是，我們認(rèn)為，日本俯沖帶屬于外形類似馬里亞納型俯沖帶但地震活動(dòng)性屬于智利型俯沖帶的中間類型。日本海數(shù)百萬(wàn)年前已經(jīng)停止擴(kuò)張，而日本中部山脈卻一直在上升?；蛟S，我們更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)俯沖類型和時(shí)間有關(guān)。

圖5 （a）智利型俯沖；（b）馬里亞納型俯沖

地震預(yù)測(cè)情況與2011大地震之前相比變化不大，而在之后則變得暗淡。地震學(xué)家們也逐漸喪失了預(yù)測(cè)地震的信心，他們認(rèn)為，地震預(yù)測(cè)屬于“不可解之謎”的觀點(diǎn)也逐漸變得“合法化”。他們想公布地震不可預(yù)測(cè)的觀點(diǎn)，甚至準(zhǔn)備解散日本地震學(xué)會(huì)所屬的地震預(yù)測(cè)研究組。

2012年11月28號(hào)，一份提議指出，要將神戶地震之后建立的“地震預(yù)測(cè)和火山噴發(fā)觀測(cè)研究計(jì)劃”重建為一個(gè)國(guó)家計(jì)劃，而在這之前該計(jì)劃只是老的地震預(yù)測(cè)和火山噴發(fā)國(guó)家計(jì)劃的一部分。文部科學(xué)省的科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)制定了中期計(jì)劃大綱并于2013年9月4日公布采集公眾意見(jiàn)。大綱標(biāo)題已改為“促進(jìn)地震和火山觀測(cè)研究項(xiàng)目以助于減災(zāi)”，并最終拋棄了“預(yù)測(cè)”這個(gè)詞。該文件盡管強(qiáng)調(diào)了減災(zāi)方面的內(nèi)容但仍然是冗長(zhǎng)的。它仍然保留了幾乎每一個(gè)老的地震和火山噴發(fā)預(yù)測(cè)國(guó)家計(jì)劃的條目。總之，未來(lái)的4億日元的國(guó)家計(jì)劃將像以前一樣，與地震預(yù)測(cè)無(wú)關(guān)，而地震學(xué)家們可以繼續(xù)從大計(jì)劃里接收研究合同。

4 展望未來(lái)

圖6 （a）神津島附近的地電信號(hào)以及地震。從1997年5月14日到2000年6月25日。右邊（紅色）和左邊（藍(lán)色）圓圈分別代表正與負(fù)的信號(hào)。虛線代表錢洲走向。詳情請(qǐng)參看Orihara等［28］。（b）Orihara等［28］被選為2012年11月20日發(fā)行的《美國(guó)科學(xué)院院報(bào)》的亮點(diǎn)

圖7 新島的Wak－Air和Boe－Air電極的地電電位差的0.01Hz譜密度比的變化，以及位于伊豆半島臺(tái)陣的0.01Hz地磁場(chǎng)第三主成分的變化

因此，未來(lái)地震短期預(yù)測(cè)的前景將是十分暗淡的。然而，我們有著不同的看法。既然地震是一種自然現(xiàn)象，那我們就一定能夠通過(guò)科學(xué)的手段來(lái)預(yù)測(cè)地震。而事實(shí)上，我們已經(jīng)在這方面取得了不可否認(rèn)的成就。在1995年神戶地震之后，已經(jīng)有眾多關(guān)于電磁和地球化學(xué)的論文問(wèn)世［24－27］。例如，通過(guò)監(jiān)測(cè)東京以南170km的神津島1997年5月14日至2000年6月25日的大地電流值時(shí)發(fā)現(xiàn)了19個(gè)異常變化值。Orihara等人［28］通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，異常數(shù)值與同時(shí)期該區(qū)域附近的地震存在著一定的相關(guān)性，并非偶然事件（圖6a和圖6b）。此外，伊豆（Izu）島地區(qū)在2000年火山地震群活躍幾個(gè)月前開(kāi)始就持續(xù)觀測(cè)到了地電和地磁的超低頻異常變化（0.01Hz）。這些異常在M6地震發(fā)生之時(shí)達(dá)到了頂峰［29］（圖7）。

那么日本“3·11”大地震前兆的情況又如何呢？實(shí)際上也是有征兆的，雖然其中大部分是事后才被認(rèn)可。雖然一些新的研究預(yù)測(cè)方法的依據(jù)可能需要進(jìn)一步的討論，但未來(lái)地震的短期預(yù)測(cè)會(huì)表現(xiàn)出很多積極的信號(hào)。例如，人們長(zhǎng)期期待的利用衛(wèi)星技術(shù)參與地震預(yù)測(cè)的好消息也許會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)成為現(xiàn)實(shí)［30］。

之前也有關(guān)于震前電磁變化的報(bào)道。一個(gè)是關(guān)于在VLF波和LF波在震前的接收異常［31］，另一種是關(guān)于地磁場(chǎng)的顯著變化大約是在地震2個(gè)月之前發(fā)生［32］。而現(xiàn)在學(xué)術(shù)界關(guān)于震前電離層變化的討論十分熱烈［3335］。一種利用GPS數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)震前陸地移動(dòng)的方法非常具有潛力，該方法預(yù)計(jì)將在2013年通過(guò)包括私人組織在內(nèi)的多機(jī)構(gòu)合作完成可行性操作。一些未發(fā)表的論文表明，“3·11”大震前的GPS異常已被識(shí)別，并且在發(fā)震之前通知了政府機(jī)構(gòu)，但是被政府當(dāng)作了謠言而忽略了。盡管該方法尚處于準(zhǔn)備階段，但我們有理由相信，關(guān)于這類的文章將在近期出現(xiàn)。

令人鼓舞的是，甚至在對(duì)地震數(shù)據(jù)的分析處理中也發(fā)現(xiàn)了有希望的前兆現(xiàn)象［36－39］。很顯然，長(zhǎng)期“無(wú)成效”的國(guó)家地震預(yù)測(cè)計(jì)劃終于有了點(diǎn)效果，薩里斯（Sarlis）等人［40］基于地震作為一種臨界現(xiàn)象的理論［41－42］，研究了日本的地震活動(dòng)并發(fā)現(xiàn)一些參數(shù)的漲落，而這些參數(shù)在“3·11”地震出現(xiàn)幾個(gè)月前達(dá)到最小值，而研究1993年至2011年所有大于M7.6地震可以得到相似的結(jié)論，只是此時(shí)的參數(shù)漲落的極小值要大一些。

同樣令人鼓舞的是，私人組織參與震前預(yù)測(cè)活動(dòng)的熱情也日益增加，而其中原因是顯而易見(jiàn)的，即政府從來(lái)不做短期預(yù)測(cè)。政府部門一旦發(fā)出了一個(gè)錯(cuò)誤的安全預(yù)測(cè)，就會(huì)產(chǎn)生類似于意大利拉奎拉（L’Aquila）事件的后果［43］。相反地，如果政府部門預(yù)測(cè)日本東海在未來(lái)3天發(fā)生M8地震而實(shí)際上卻沒(méi)有發(fā)生，后果又會(huì)怎樣？“大地震對(duì)策措施法”（英譯本見(jiàn)文獻(xiàn)［16］）討論了最不切實(shí)際的應(yīng)對(duì)景象。政府部門不是合適的發(fā)布短期預(yù)測(cè)的主體。然而，工業(yè)部門、醫(yī)院、學(xué)校、地方政府以及那些知道國(guó)家計(jì)劃不會(huì)支持短期預(yù)測(cè)的個(gè)人，對(duì)于地震短期預(yù)測(cè)的需求是急迫的。事實(shí)上，已經(jīng)有一些私人公司嘗試與一些科學(xué)家合作，開(kāi)展地震短期預(yù)測(cè)的業(yè)務(wù)，而這項(xiàng)業(yè)務(wù)也將成為相關(guān)科學(xué)家研究經(jīng)費(fèi)的來(lái)源。這將會(huì)形成一個(gè)十分有用而蓬勃發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)。

看到這些新的發(fā)展方向，我們對(duì)地震短期預(yù)測(cè)的發(fā)展前景也十分樂(lè)觀。我們覺(jué)得我們是在正確的軌道而我們的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)也是可期的。但是，一些地震學(xué)家并不認(rèn)可我們的觀點(diǎn)，主要原因有以下幾點(diǎn)。原因之一是他們堅(jiān)持地震不可預(yù)測(cè)的偏見(jiàn)。另一種更容易理解的原因是很多前兆都是地震孕育過(guò)程產(chǎn)生的副產(chǎn)品，與地震發(fā)生并不一定具有必然的因果關(guān)系。異常地電電流可能會(huì)在地震之前產(chǎn)生，但異常地電電流出現(xiàn)并不一定預(yù)示著地震一定會(huì)發(fā)生。很顯然，地震學(xué)家對(duì)于地震前兆研究并不感興趣，地震前兆顯然也不是地震學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容。

這篇文章討論的主旨就是告訴大家，地震學(xué)和地震短期預(yù)測(cè)學(xué)是相關(guān)的，但他們是不同的學(xué)科。我假定通過(guò)這篇文章，讀者對(duì)于地震預(yù)測(cè)學(xué)與地震學(xué)的區(qū)別已經(jīng)十分清楚了。因?yàn)槿狈?duì)于各種地震預(yù)測(cè)研究稱呼的術(shù)語(yǔ)，讓我們姑且將這個(gè)學(xué)科稱之為“預(yù)測(cè)學(xué)”（Predictology）。大學(xué)里有相關(guān)地震學(xué)課程但是缺乏關(guān)于“預(yù)測(cè)學(xué)”的課程。而這門學(xué)科也一直是由一些物理學(xué)家、無(wú)線電工程師、化學(xué)家甚至生物學(xué)家在幾乎沒(méi)有支持或很少支持的情況下進(jìn)行研究的。現(xiàn)在，在大學(xué)設(shè)立“預(yù)測(cè)學(xué)”的課程顯得十分必要。

5 結(jié)論

從1965年起，日本地震預(yù)測(cè)的國(guó)家計(jì)劃一直在充足的財(cái)務(wù)支持下運(yùn)作著，但至今從沒(méi)有過(guò)一次預(yù)測(cè)，毫無(wú)疑問(wèn)，地震短期預(yù)測(cè)是非常必要和有意義的。然而，大多數(shù)前兆并不預(yù)示著地震一定會(huì)發(fā)生。到目前為止，國(guó)家計(jì)劃沒(méi)有取得成功的原因就在于，大多數(shù)工作僅用于加強(qiáng)并不適合地震前兆研究的地震臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)，忽略了研究可靠的地震前兆。這種錯(cuò)誤的戰(zhàn)略在一些地震學(xué)家的運(yùn)作下一直沒(méi)有得到改變。

在未能預(yù)測(cè)的1995年阪神大地震后，國(guó)家計(jì)劃正式放棄地震短期預(yù)測(cè)研究轉(zhuǎn)而集中在基礎(chǔ)地震學(xué)的研究，即建立更多的地震臺(tái)站。差不多與此同時(shí)，整個(gè)國(guó)家的地震機(jī)構(gòu)發(fā)生了一個(gè)大的機(jī)構(gòu)調(diào)整，監(jiān)測(cè)地震經(jīng)費(fèi)由4億日元調(diào)整為110億日元。對(duì)地震預(yù)測(cè)并不感興趣的文部科學(xué)省只關(guān)心長(zhǎng)期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2011年?yáng)|北大地震后，地震學(xué)家中有人產(chǎn)生了很大的疑惑。現(xiàn)在一個(gè)名為“用于減災(zāi)的地震和火山觀測(cè)研究”項(xiàng)目的國(guó)家計(jì)劃完全擯棄了“預(yù)測(cè)”這個(gè)詞。

然而，最近來(lái)自不同學(xué)科的科學(xué)家們?cè)诘卣鸲唐陬A(yù)測(cè)方面的工作取得了重大進(jìn)展，一些私人研究部門也釋放出了積極的信號(hào)。現(xiàn)在我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，地震短期預(yù)測(cè)既不是國(guó)家計(jì)劃也不能依靠中央政府。預(yù)測(cè)工作將由對(duì)此有興趣的科學(xué)家完成，震前警報(bào)也將由私營(yíng)部門或具有高地震或海嘯風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的地方政府發(fā)出。我們期待在全新的地震預(yù)測(cè)時(shí)代取得重大突破。地震預(yù)測(cè)工作也將成為日本科學(xué)家對(duì)于環(huán)太平洋及其他地震多發(fā)國(guó)家的貢獻(xiàn)。

國(guó)家計(jì)劃對(duì)于地震短期預(yù)測(cè)的忽視應(yīng)該受到批評(píng)，然而，大計(jì)劃則顯得更為離譜，雖然他們的項(xiàng)目并非都沒(méi)有意義，有一些是有用的。但大計(jì)劃為了獲取大筆經(jīng)費(fèi)而假意涉及地震預(yù)測(cè)是可恥的行為。

譯自：Proc.Jpn.Acad.，Ser.B.2013，89（9）：391－400

原題：On earthquake prediction in Japan

（北京工業(yè)大學(xué)研究生 章菲，張少偉 譯；河南師范大學(xué) 郭廣猛 校；中國(guó)地震局地球物理研究所 朱傳鎮(zhèn) 復(fù)校）

（譯者電子信箱，章菲：7353282＠emails.bjut.edu.cn）

［1］Ruegg J C，Rudloff A，Vigny C，et al.Interseismic strain accumulation measured by GPS in the seismic gap between Constitución and Concepción in Chile.Phys.Earth Planet.Inter.，2009，175：78－85

［2］Shearer P.Introduction to Seismology.Cambridge：Cambridge Univ.Press，1999：1－257

［3］Oldham R D.The constitution of the interior of the Earth，as revealed by earthquakes.Quarterly J.Geol.Soc.，1906，62（1－4）：456－475.doi：10.1144／GSL.JGS.1906.062.01－04.21

［4］Wiechert E.Bestimmung des weges von Erdbebenwellen.I.Theoretisches.Phys.Z.，1910，11：294－304

［5］Reid F H.The mechanics of the earthquake，The California earthquake of April 18，1906.Report of thestate investigation commission，Vol.2.Washington D.C：Carnegie institution of Washington，1910

［6］Richter C F.Elementary Seismology.San Francisco：W H Freeman and Co.，1958：1－768

［7］Bolt B.Nuclear Explosions and Earthquakes：The Parted Veil.San Francisco：W H Freeman and Co.，1976：1－309

［8］Sholtz C，Sykes L，Aggarwal Y.Earthquake prediction：aphysical basis.Science，1973，181：803－810

［9］Press F.Earthquake prediction.Sci.Am.，1975，232（5）：14－23

［10］McEvilly T V，Johnson L R.Stability of P and S velocities from central California quarry blasts.Bull.Seis.Soc.Amer.，1974，64：342－353

［11］Chen Y，Tsoi K，Chen F，et al.The Great Tangshan Earthquake of 1976.Oxford：Pergamon Press，1988：1－153

［12］Bakun W H，Lindh A G.The Parkfield，California earthquake prediction experiment.Science，1985，229：619－624

［13］Langbein J，Dreger D，F(xiàn)letcher J，et al.Preliminary report on the 28September 2004，6.0Parkfield，California earthquake.Seismol.Res.Lett.，2005，76：10－26

［14］Evernden J.Earthquake prediction：What we have learned and what we should do now.Bull.Seis.Soc.Amer.，1982，72：343－349

［15］Milne J.Seismic science in Japan.Trans.Seismol.Soc.Japan，1880，1：3－34

［16］Rikitake T.Earthquake Prediction：Progress and Outlook.Tokyo：Nihon－Senmontosho－Shuppan，2001：1－617

［17］Tsuboi C，Wadati K，Hagiwara T.Prediction of Earthquakes：Progress to Date and Plans for Further Development.Earthquake Prediction Research Group，Tokyo University，Tokyo.1962

［18］Uyeda S，Nagao T，Kamogawa M.Earthquake precursors and prediction.In Encyclopedia of Solid Earth Geophysics，Part 5，Springer，Berlin，2011：168－178.doi：10.1007／978－90－481－8702－7＿4

［19］Swinbanks D.Quake panel admits prediction is‘difficult’.Nature，1997，388：4

［20］Saegusa A.Japan to try to understand quakes，not predict.Nature，1999，397：284.doi：10.1038／16758

［21］Tanaka S.Accident at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Stations of TEPCO—Outline ＆lessons learned.Proc.Jpn Acad.，Ser.B.，2012，88：471－484.doi：10.2183／pjab.88.471

［22］Sawai Y，F(xiàn)ujii Y，F(xiàn)ujiwara O，et al.Marine incursions of the past 1500years and evidence of tsunamis at Suijin－numa，a coastal lake facing the Japan Trench.Holocene，2008，18：517－528

［23］Uyeda S，Kanamori H.Back－arc opening and the mode of subduction.J.Geophys.Res.，1979，84：1049－1061

［24］Nagao T，Enomoto Y，F(xiàn)ujinawa Y，et al.Electromagnetic anomalies associated with 1995Kobe earthquake.J.Geodyn.，2002，33：401－411

［25］Uyeda S，Nagao T，Kamogawa M.Short－term earthquake prediction，current status of seismo－electromagnetics.Tectonophysics，2008.doi：10.1016／j.tecto.2008.07.019

［26］Yasuoka Y，Kawada Y，Nagahama H，et al.Preseismic changes in atmospheric Radon concentration and crustal strain.Phys.Chem.Earth，2009：431－434

［27］Moriya T，Mogi T，Takada M.Anomalous pre－seismic transmission of VHF－band radio waves resulting from large earthquakes，and its statistical relationship to magnitude of impending earthquakes.Geophys.J.Int.，2010，180：858－870

［28］Orihara T，Kamogawa M，Nagao T，et al.Pre－seismic anomalous telluric current signals observed in Kozu－shima Island，Japan.Proc.Nat.Acad.Sci.USA，2012，109（47）：19125－19128.doi：10.1073／pnas.1215669109

［29］Uyeda S，Hayakawa M，Nagao T，et al.Electric and magnetic phenomena observed before the volcanoseismic activity 2000in the Izu Island Region，Japan.Proc.Nat.Acad.Sci.USA，2002，99（11）：7352－7355

［30］Kodama T，Molchanov O，Hayakawa M.NASDA earthquake remote sensing frontier research—Feasibility of satellite observation of seismoelectromagnetics.Adv.Space Res.，2000，26（8）：1281－1284

［31］Hayakawa M，Hobara Y，Yasuda Y，et al.Possible precursor to the March 11，2011，Japan earthquake：ionospheric perturbations as seen by subionospheric very low frequency／low frequency propagation.Ann.Geophysics（Italy），2012，55（1）：95－99.doi：10.4401／ag－5357

［32］Xu G，Han P，Huang Q，et al.Anomalous behaviors of geomagnetic diurnal variations prior to the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake（MW9.0）.J.Asian Earth Sci.，2013，77：59－65

［33］Heki K.Ionospheric electron enhancement preceding the 2011Tohoku－Oki earthquake.Geophys.Res.Lett.，2011，38，L17312，doi：10.1029／2011GL047908

［34］Kamogawa M，Kakinami Y.Is an ionospheric electron enhancement preceding the 2011Tohoku－Oki earthquake a precursor？J.Geophys.Res.Space Phys.，2013，118：1751－1754.doi：10.1002／jgra.50118

［35］Heki K，Enomoto Y.Preseismic ionospheric electron enhancements revisited.J.Geophys.Res.Space Phys.，2013，118（10）：6618－6626.doi：10.1002／jgra.50578

［36］Nanjo K，Hirata N，Obara K，et al.Decade－scale decrease in b value prior to the M9－class 2011Tohoku and 2004Sumatra quakes.Geophys.Res.Lett.，2012.doi：10.1029／2012GL052997

［37］Tanaka S.Tidal triggering of earthquakes prior to the 2011Tohoku－Oki earthquake（MW9.1）.Geophys.Res.Lett.，2012，39，L00G26.doi：10.1029／2012GL051179

［38］Kato A，Obara K，Igarashi T，et al.Propagation of slow slip leading up to the 2011 MW9.0Tohoku－Oki Earthquake.Science，2012，335：705－708.doi：10.1126／science.1215141

［39］Ito Y，Hino R，Kido M，et al.Episodic slow slip events in the Japan subduction zone before the 2011 Tohoku－Oki earthquake.Tectonophysics，2013，600：14－26.doi：10.1016／j.tecto.2012.08.022

［40］Sarlis N，Skordas E，Varotsos P，et al.Minimum of the order parameter fluctuations of seismicity before major earthquakes in Japan.Proc.Nat.Acad.Sci.USA，2013，110：13734－13738.doi：10.1073／pnas.1312740110

［41］Sornette A，Sornette D.Self－organized criticality and earthquakes.Europhys.Lett.，1989，9：197.doi：10.1209／0295－5075／9／3／002

［42］Holliday J，Rundle J，Turcotte D，et al.Space－time clustering and correlations of major earthquakes.Phys.Rev.Lett.，2006，97，238501.doi：10.1103／PhysRevLett.97.238501

［43］Nosengo N.Italy puts seismology in the dock.Nature，2010，465：992.doi：10.1038／465992a

P315；

： A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2014.02.001

2013－12－17。