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不应被忽视的危险(《新世纪》 周刊采访陈运泰、林间等科学家)

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JO_Editor1 发表于 2013-4-29 11:22:23 | 显示全部楼层 |阅读模式
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转帖来源: 财新网:财新《新世纪》 2013年第16期 2013年04月29日
转帖网址链接: http://magazine.caixin.com/2013-04-26/100521019.html
本帖最后由 JO_Editor1 于 2013-4-29 11:38 编辑

不应被忽视的危险

地震无法预报,但防灾措施应优先地震风险较大的地区


财新《新世纪》 记者 崔筝 于达维 刘虹桥

汶川大地震过后不久,有许多国内外的科学家提示过雅安所在的龙门山断裂带南段的破裂风险。

此次地震发生以来,民间舆论和学术界各种讨论层出不穷,集中于一点:天灾难免,如何能够在下一次强震来时减少人员伤亡?雅安芦山地震又将给中国的地震研究和防震减灾部门留下怎样一课?

余震争议

时隔近五年,相距百余公里,雅安地震究竟与汶川“5·12”大地震有何联系?

震后几日,围绕关于芦山地震是否汶川地震的余震,地震学家形成了不同意见。

在理论上,余震是指跟随在主震后发生的一连串地震。主震发生后,断裂带上的应力分布会产生改变,在应力再调整的过程中就造成一系列的余震。余震与主震通常发生在同一个破裂带上,比主震的规模小。

然而,有时主震造成的应力变化会不局限于主震所造成的破裂面上,这个现象又称之为库仑应力转移。地震释放的应力可以转移至其他地区,导致应力聚集, 进而诱发后续地震。

这一理论得到地震学界广泛认可,一方面可以帮助科学家进一步研究余震的分布发展规律,更重要的是,它改变了认为大地震的发生是随机的、独立的、互不相干的传统观点。

雅安芦山地震发生后,一些地震专家分析认为,芦山地震与汶川大地震虽同处于龙门山断裂带,但并非汶川余震,是独立的地震。例如,中国地震局地质研究所研究员周本刚判断,雅安芦山7.0级地震是独立的,不属于汶川大地震的余震。他对新华社表示,两次地震有一些相同之处,发生在同一断裂带、同为逆冲型地震,与龙门山断裂带运动性质一致,但从位置上看,芦山地震与汶川大地震分处龙门断裂带不同位置。

四川省地震局工程地震研究院院长周荣军亦认为,芦山地震并非汶川“5·12”之余震。据新华社报道,周荣军称此次地震震中在汶川大地震余震区以外。汶川地震震中位于龙门山断裂带中北段,芦山地震在龙门山断裂带南西段,两地距离较远。

不过,以中科院院士、北京大学地球与空间科学学院名誉院长陈运泰为代表的一批科学家,则认为这是一次汶川大地震的强余震。

“从雅安地震的位置、机制和大小来看,可以判断是它是汶川大地震的晚期强余震,是汶川地震发生后迄今的最大余震。”陈运泰对财新记者指出,从震源位置、震源机制和震级大小看,雅安地震是汶川大地震的强余震,是汶川大地震的破裂向西南方向的发展。

陈运泰并非惟一持“余震说”的地震专家。美国地质勘探局地球物理学家杰西卡·特纳亦判断,芦山地震是2008年汶川大地震的一次余震,是在南北走向的龙门山断裂带上发生东西反向运动造成的。“我们认为,此次发生在同一区域的地震仍是当年汶川大地震的余震。”特纳表示。

“不管是不是余震,都已经发生了。”中国地震局地质研究所研究员冉勇康认为,媒体与公众争辩是否余震并无意义。他对财新记者表示,判定余震本来是个学术上的定义问题,业内很多专家都有不同的意见。

是否余震,真的没有什么意义?表面上看,是否余震好像只是学术观点的不同,但陈运泰指出,事实上,强调这次地震不是余震,隐含的目的是为了表明,没有重视到似乎就理所当然。“如果说这是余震,那么为什么地震之后对那个地方没有进行详细的调查研究?”

陈运泰表示,他不仅认为这是余震,还在四年多前就“预言”了这次强余震。

警示再三

2008年汶川大地震后,陈运泰及其团队通过研究汶川大地震断层面上破裂错动的分布,得出结论,认为在汶川地震的破裂带上有两个比较大的破裂“亏空”区,即迄今基本没有发生过破裂的地方。

他当时认为,位于汶川西南约100公里的破裂“亏空”区是很有可能发生强余震的地方。这个“亏空”区,就在雅安市的宝兴县附近。

在汶川大地震后,2008年5月20日的一次中科院院士讨论会上,陈运泰即发表了上述看法,强调要特别注意汶川地震的晚期强余震,并认为强余震可能拖好几年才发生。

他告诉财新记者,在场的一位记者,还曾就此写了一篇内参,警告在汶川西南100公里,即雅安市宝兴县一带将会发生晚期强余震。

注意到这一危险的并非陈运泰一人。2008年9月,美日科学家的一项联合研究对龙门山断裂带地区未来发生强地震的可能性做出了警告。这项发表于美国学术期刊《地球物理学研究通讯》的论文显示,汶川大地震使三条位于青藏高原的活动断裂带更加接近断裂状态,并有可能触发或加速新的7级或以上强震在这些断层上发生。

上述美国报告的第二作者、美国伍兹霍尔海洋研究所资深研究员林间告诉财新记者,当时他们的结论是,汶川大地震可能增加了部分鲜水河断层、东昆仑断层大部以及部分岷江断层上的应力,使这些断层更加接近破裂状态。

“雅安芦山地震发生在我们计算的地震发生率上升区之一。”他说,他们对汶川附近地区在未来十年里发生破坏性地震的概率,以及可能的空间分布进行了预测。结论为:在该区域再次发生6级以上地震的几率在57%至71%;发生7级以上地震的几率在8%至12%;在未来30年里,该区域发生7级或更大地震的几率上升至23%和30%之间。

对于这个地区地震风险的警告,是否曾经提醒过中国政府官方?或是与相应中国的学术机构交流?林间说:“我们与其他科学家的研究成果都公开发表在经过同行评审的专业期刊上,互联网上可查到,多位中国科学家在发表的文章中引用过我们的结果。”

此后的几年间,对于芦山地震所在的龙门山断裂带南段的破裂风险,亦有几位中国地震、地质学家发表了研究成果,再三警告强震可能在这一区域发生。

2009年,中国科学院测量与地球物理研究所研究员郑勇、熊熊等人曾在《中国科学》上撰文指出, 汶川大地震主破裂面西南段发生的余震很少,所积累的构造应力未充分释放, 同震库仑应力的加载有可能在今后触发该区较强余震,应对该区实施重点监测。

2010年,地球物理学家,中科院院士石耀霖在《地球物理学报》中再次撰文指出,龙门山断裂带西南端一段没有地震破裂,但这一段落也是压应力积累率最高的部位之一。而且汶川地震的发生,使这一段落发生类似机制的逆掩断层的地震危险更加增加。

“雅安接近7级地震的发生,对于我们来说,不是什么意外的事情。”石耀霖在科学网撰文表示。

就在芦山地震发生前三个月,2013年1月,一项由国土资源部、中国地质科学院、中国地震局共同合作的研究,再次“预言”了芦山地震的发生。这篇题为“龙门山断裂带西南段现今地应力状态与地震危险性分析”的论文发表在《岩石力学与工程学报》上,其结论明确指出,龙门山断裂西南段,地震后积累了较高的地应力,龙门山断裂西南端断裂活动进入临界状态,未来具有发生逆断层活动的可能性。结合地应力测量结果、地震地质等资料认为,龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性。

这些警告最终没有超出学术界。在最为重要的民用建筑防震措施上,仍然沿用汶川大地震后制定的防震规划,雅安当地的设防程度,还要低于汶川地区。

依据住建部2010年修订的《建筑抗震设计规范》,震中芦山县的抗震设防烈度为7度,天全县、宝兴县的抗震设防烈度分别为7度和8度。这已是在汶川大地震基础上调整的结果。依据中国地震局工程力学所孙景江团队在芦山地震当日发布的烈度分布估计图,震中芦山县烈度为9度,宝兴县、天全县也有部分区域烈度在8度-9度间,这都超过当地建筑的抗震设防标准。

这些设防标准只是针对重大建设工程、可能发生严重次生灾害的建设工程、学校、医院等人员密集场所的建设工程等,并不要求对所有未采取抗震设防措施或者设防未达标的已有建筑,进行抗震加固。

地震虽然无法预报,但防灾措施应该优先地震风险较大的地区。陈运泰认为,如果龙门山断裂带南段的破裂风险能引起足够重视,在这个区域加大科研和抗震防灾的投入,那么此次芦山地震中,惨痛的伤亡损失也许能减少一些。

实际上,通过一次强震后的应力变化规避预测余震的风险,可以避免周边地区遭遇再一次打击,这在国外亦有先例。1999年8月,土耳其伊兹米特市遭遇7.4级强烈地震,超过1.7万人死亡。当年9月,研究者计算了这次地震导致的应力变化,得出结论,在伊兹米特以东约100公里的杜赛市受地震应力影响, 发生大地震的概率急剧升高。

当时,杜赛市政府根据科学家的建议, 关闭当地在伊兹米特地震中仅遭到轻微损害的许多校舍建筑。仅两个月后,杜赛市果然发生一次7.1级地震,这些学校的建筑很多在地震中被夷为平地,很多学生因此躲避了此次地震的灾难。

陈运泰认为,如果在汶川大地震后,对龙门山断裂带西南段一带结构脆弱的房屋进行加固,可能会在一定程度上减少地震的伤亡。

郑勇告诉财新记者,他们的确提醒过所属机构中国科学院。一般来说,如果研究的结果涉及到地震的变相评估,研究者是不敢轻易地妄下断言的,而是向中科院提供一个专报,表明自己的意见和分析。

“我们只是科学工作者,我并不知道这个专报最后去了哪里,是不是到了相应的政府部门。”他说,地震预防是由国家地震局负责,相应的地质研究、工程危险性方面的部门,来指导抗震救灾。“比方说如果哪一块是危险的,住房现在的标准就应该提高,地震的影响就不会很大。”

“地震本身不会杀人,要人命的是地震中的建筑。”2008年,林间在前述论文发表时的新闻发布中曾表示,中国应广泛开展防震教育,同时在这些地震风险较高的地方展开系统的建筑。林间曾在中国经历过唐山大地震,他表示,“每开展一次建筑排查,每制定一个紧急逃生计划都有可能挽回生命。”

地震预测是世界性难题,专家观点在当时也无法确认其准确性。他说,对于地震高危地区,最可能办到的是加强地震教育,使得大众广泛地知道在地震中如何自我保护。尽可能增加房屋的抗震性,加固危房。在说服民众加固危房等措施上,“宁信其有”,为防范该地区发生大地震的最大可能性做准备。

28秒的启示

虽然地震无法预测,但根据地震波传输速率的不同,可以让震区民众在破坏性地震波到来之前得到少许反应时间,这可以在很大程度上减少地震的伤亡。

在芦山地震发生不到1秒钟,成都的许多人就收到了预警信号,这比地震波到来的时间提前了28秒。

成都高新减灾研究所是一个民办机构,其所长王暾告诉财新记者,地震波从雅安传到成都需要33秒的时间,他们的系统反应时间为5秒,这相当于在地震波到达成都前的28秒,他们的系统就发出了预警。当地的相关部门和居民,只要手机上安装了地震预警终端应用软件,在接受到信息后,手机就会发出地震倒计时信号,提示他们迅速作出反应。

地震预警的原理,是根据不同类型地震波的传播速度不同,破坏力越大的地震波传播速度越慢,而电子信号的传输速率远远大于地震波的速度。因此,基于地震P波与S波的速度差、电磁波与地震波的速度差,结合地震监测系统、通信系统、控制系统和发布系统而建立起来。

理论研究表明,如预警时间为3秒,可使人员伤亡比减少14%,如为10秒,人员伤亡比减少39%,如预警时间为20秒,可使人员伤亡比减少63%。

汶川大地震后,国内学界曾经探讨过建立预警系统,但由于争议较大,一直没有实施起来。作为民办机构的成都高新减灾研究所则在汶川大地震之后开始探索中国的地震预警之路。

目前,成都高新减灾研究所与有关部门和地区联合建设了覆盖四川、陕西、甘肃、云南等省部分区域的超过20万平方公里的地震预警系统,是覆盖面积仅小于日本地震预警系统的世界第二大地震预警系统,覆盖区域包括龙门山断裂带(汶川余震区域)、鲜水河断裂带、安宁河断裂带、小江断裂带等地震区。

据成都高新减灾研究所统计,芦山地震发生后,预警信息分别在地震波到达前,提前5秒、28秒、43秒和53秒发布到雅安、成都、汶川和北川等地。覆盖人群包括:已开通“电视地震预警信息发布系统”的四川汶川、北川县26万电视观众;在新浪微博、腾讯微博的20多万粉丝;4000多名手机和计算机地震预警用户;北川中学、成都泡桐树小学等50多所学校8万余名师生。

“目前,(我们的)系统正在为50多万民众提供预警服务。”王暾表示,目前这套地震系统耗资几千万元,“一部分是我从国外带回来的经费,还有地方科技局、科技部、自然科学基金委和省政府给的很多钱,我们希望有财力去把预警范围扩大,得到有关部门的支持。”

中国地震局冉勇康研究员对财新记者说,目前地震预报还做不到,但是预警确实可以起到很大作用。

这次的成都预警,整个过程二十几秒,离震中越远的地方得到的反应时间越长,但越远的地方破坏就越小,比如这次成都只是到有震感的程度,并没有什么影响。真正在震中区破坏严重的地方,预警的时间可能只有三五秒,算上人员反应时间,可能并不起什么作用。

因此,冉勇康认为,预警真正的作用,在于对一些重大工程的避险,例如,核电厂可以根据预警信号自动停堆,或是高速列车在收到信号时紧急制动,避免在高速状态下的脱轨事故,这些情况下,预警是有作用的。

作为中国防震减灾的“国家队”,国家地震部门在建立地震预警系统上仍在试点。“对于公众老百姓,预警效果也会有,有几秒时间来反应当然是最好,我们也在慢慢试点,但不会一下在全国铺开。这是一项很大的工程,钱谁来出?”冉勇康说。

当然,也有专家指出,在目前防灾教育还比较缺失的状况下,一旦全面预警也许会产生民众恐慌,出现情急跳楼、拥挤、踩踏等次生事故。

林间说,科学预报地震,包括较准确地预报地震的地点、大小、时间,是好几代科学家努力的目标,目前还是国际上的科学难题。这就像医学上治疗癌症一样,既重要,又困难。

他说,就像攻克医学难题一样,高新技术有时会带来惊喜。地震科学在不断进步,比如卫星全球定位系统(GPS)的广泛应用、地震预警技术的开发等,都在改变现代地震科学。
biodiversity 发表于 2013-4-29 13:25:30 | 显示全部楼层
这些警告最终没有超出学术界。在最为重要的民用建筑防震措施上,仍然沿用汶川大地震后制定的防震规划,雅安当地的设防程度,还要低于汶川地区。
芸骥 发表于 2013-4-29 14:03:58 | 显示全部楼层
是的,全民普及地震预防及逃生知识尤为重要,这点可以做到。
SunZhen 发表于 2013-4-29 15:25:24 | 显示全部楼层
做好预防,的确更加重要。不知道雅安的老百姓有没有收到过相关的警告?即使没钱加固房子,学会逃生之类也好啊!
汤民强 发表于 2013-4-29 21:42:28 | 显示全部楼层
这篇报道写得很专业啊。。甚至普及了些库伦应力的知识。像林老师所说,真是达到了科普的目的,多些这样的文章,国内的普通大众会对地震的预报和预警有更好的认知。。
滚滚长江都是水 发表于 2013-4-30 12:33:24 | 显示全部楼层
的确,如果在看到汶川地震之后的应力变化图后,相应在应力增加地区采取有效措施,会大大地减小地震带来的伤亡。

采取有效措施需要(1)官方提出切乎实际的方案,包括落实经费,(2)科学家们尽力给出最精确的估算。努力中。
lfan 发表于 2013-4-30 21:23:58 | 显示全部楼层
回复 4# SunZhen


    恩,预防和教育可以收到事半功倍的效果,尤其在挽救生命上,防患于未然。JO里面以地球物理和地震方向的学者为多,很好奇大家对于地震和地震自救的了解和认识。孙老师和大家有没有地震包?里面都放了些什么东西?

02年4月23日,一次在家通宵写报告,凌晨经历了有记忆以来的第一次地震,非常微弱,不过却也实实在在的体会到了地震的威胁。于是之后跟大牛们学了些基本自救要点,然后开始随时备有一个地震包:几瓶水,两天的压缩口粮,几件旧衣服和鞋,旧手机,头盔,防雨布啥的,半年一整理。
Zhoudi 发表于 2013-5-3 13:03:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 Zhoudi 于 2013-5-3 13:05 编辑

看了这篇文章后,我才明白“余震 vs 不是余震”的争论的重要性。感谢转帖!

总结过去的经验教训是为了警示未来。
如果说汶川地震后没有对宝兴一带的防震给予足够的重视的话,这次芦山地震后是否会有所改善呢?是否会提高诸如鲜水河等地的防震级别呢?
有关的科学家们,除了发表研究和预测的文章之外,能否向有关机构提出具体的、可操作的建议呢?

这也是一类“成果转化”的问题,是科学研究的成果向政策和决策方面的转化——现在有哪些人或机构从事这方面的转化工作呢?
民办的成都高新减灾研究所给我国树立了一个好榜样。
jlinwhoi 发表于 2013-5-3 13:44:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 jlinwhoi 于 2013-5-3 14:15 编辑
这也是一类“成果转化”的问题,是科学研究的成果向政策和决策方面的转化——现在有哪些人或机构从事这方面的转化工作呢?
Zhoudi 发表于 2013-5-3 13:03

周老师说得对,这确实是“科学成果向决策转化”的问题,需要科学家、政府、保险行业等多方合作。

目前国际上在这一方向的重要新尝试是《全球地震模型组织》(Global Earthquake Model,简称GEM),网页为:http://www.globalquakemodel.org。该组织已经有多个国家及地区的公立及私立机构参加与赞助,更重要的是有专门的科学家团队不断更新参与的国家与地区的地震模型。中国的机构似乎还未参加该组织,因此该组织似乎还未研究中国各地区的具体地震模型。
biodiversity 发表于 2013-5-13 08:47:48 | 显示全部楼层
回复 9# jlinwhoi


   ' 周老师说得对,这确实是“科学成果向决策转化”的问题,需要科学家、政府、保险行业等多方合作'

科学成果转化到具体可行的管理举策,这方面的工作虽然不是什么高深的科学问题,却同样重要,我个人深有体会。
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