天气预报与地震预测,一个巡天,一个观地。前者已实现分辨率在亚公里至亚米级的可靠性观测,而后者至今仍是世界科学界的一个热点和难点。


何地震这么难预测?


首先我们了解一下地震是如何发生的,它是由于地壳内部的岩石层受力断裂而释放能量的过程,地下的世界远比我们想象的要复杂,而岩石层的断裂是经常发生的,只不过有些断裂只会释放少量的能量,引发的是小型的地震,对我们几乎没有影响。


地震果真不可预测?第700次香山科学学术讨论会共商地震预测


正因为如此,我们很难得知哪些岩石层断裂会释放出大量的能量,引发大型地震,这具有随机性,以现有的科学技术很难准确预测。现在人类发明的最先进的地震预测仪器,也只能提前几十秒或者1分钟发出预警信号,虽然这看起来非常短暂,可根据数据统计,地震预警提前3秒就能减少14%的伤亡,如果预警能提前1天甚至2天,那几乎可以把伤害率降为零。


地震果真不可预测?第700次香山科学学术讨论会共商地震预测


但人类也不能把全部希望寄托在地震预报之中,毕竟地震来临时,人可以跑,像房子等不动财产还是无法在短时间内搬迁的,带来的经济损失依然很难避免。


专家共商地震预测


5月11-13日,香山科学会议召开以“大陆性强震孕育发生的物理机制及地震预测探索”为主题的第700次学术讨论会,与会专家共商地震预测,探索新技术条件下地震孕育的机理研究和预测方法。


上世纪60年代末兴起的板块构造理论很好地解释了全球及中国周边地震的分布与成因,但无法解释在中国大陆内发生的大地震。


要知道,中国大陆位于亚欧板块内部,在此发生的地震不处于任何主要板块的边界上。因此,如何建立中国区域内的活动地块理论成为了解中国境内大地震的关键。


作为“973”计划启动的首批项目,“大陆强震机理与预测”项目提出了“中国大陆活动地块科学假说”,初步解释了活动地块对中国大陆强震的控制作用,我国大陆已有记录的浅源地震中,80%以上7级以上地震、100%的8级以上地震分布在活动地块边界带上。活动地块边界带研究在强震危险性判定中起了关键性作用,并形成“活动板块模型1.0”。


“过去20年,‘活动地块模型1.0’经受了中国大陆强震活动的检验,近20年所有7级以上地震均发生在活动地块边界带上,引领了我国地震预测研究的发展。”会议执行主席之一、中科院院士张培震表示,随着新技术在地震科技中的广泛应用,潜在颠覆性技术的出现,计算地球动力学工具和大数据分析技术的发展以及活动地块模型应用过程中提出的新问题,对现有模型改进完善十分必要。


张培震院士表示,从防灾减灾事业长期发展和地震科技支撑迫切需求出发,需要加强在新技术条件下对“大陆强震机理和预测研究”的顶层设计。通过国家重大科学计划牵引,面向地震预测应用开展基础研究和应用研究,集成对地震事件过程具有物理意义的综合认知,进而推进我国地震预测预报的科学技术水平,探索地震监测预报业务现代化和服务社会的有效途径。


模型的不断优化升级是实现地震科学预测预警的双轮驱动之一,另一个轮子则需要大数据的“加盟”。


“基于地震孕育和发生的物理规律,利用现代观测手段和积累的海量数据,借助高性能计算能力,集成模型驱动和数据驱动的大规模计算,实现对大地震长、中、短、临渐进式的实用化预报。”会议执行主席之一、中科院院士石耀霖描绘着“地震数值预报”的应用前景。


石耀霖院士表示,地震数值预报既要重视基础研究、规划长远发展;也要急地震工作所急,开展渐进式长、中、短、临预报实用化探索。


目前,石耀霖院士团队正尝试将机器学习方法引入地震预报研究,通过神经网络探索中长期地震预报。而国外已经有一些通过机器学习对地震波动资料进行分析,并开展地震预测研究,不断向真实地震预报推进。


“小地震反映了应力场的变化和地震活动性的变化,地震波动包含了丰富的所经路径的岩石状态的信息,充分利用人工智能方法,挖掘地震波内的丰富信息,应该是值得探索的方向。”石耀霖院士说。


中国和世界迄今在地震预报方面只取得了很少量的成功,距离攻克实用化的地震预报目标还相距遥远。石耀霖院士表示,今天在物理思想指导下开展集成模型与数据驱动的中期和短临地震数值预报研究,有可能逐渐逼近成功的长、中、短、临渐进式地震预报的目标。


文章来源: 科技日报,科旅号

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