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我们可能永远无法预测地震,但我们可以使它们不那么致命

2023-02-19 14:46 作者:千枫档案  | 我要投稿

2月6日发生在土耳其南部的强烈地震已造成该国40642人死亡,搜救工作已于18日晚上结束。看到这样一组数字,无论多么铁石心肠的人都会感觉到一股沉重。

科学家可以精准的预测地震吗?就目前来说基本上是不可能的。科学尚未找到一种方法来做出可操作的地震预测。一个有用的预测会指定时间、地点和震级——所有这些都需要相当具体,并有足够的提前通知。

比如我预测四川2023年会发生地震,那肯定会成真,但是没有用,因为四川每年都有很多小地震。或者想象一下,我预测太平洋西北部将发生8级或更大的地震。这几乎可以肯定是正确的 ,但没有具体说明时间,因此它不是有用的预测信息。

地震的发生是因为构造板块缓慢而稳定的运动导致应力沿着地壳的断层累积。断层并不是真正的线,而是向下延伸到地面数公里的平面。由于所有上覆岩石的重量所产生的巨大压力而产生的摩擦将这些裂缝固定在一起。

地震从断层上应力克服摩擦的某个小点开始。两侧滑过彼此,破裂以每秒一两英里的速度扩散开来。两侧在断层面上相互摩擦,向各个方向发出岩石运动波。就像你扔石头后,池塘里的涟漪一样,正是这些波浪使地面震动并造成破坏。

大多数地震都在没有预警的情况下发生,因为断层被卡住——尽管周围移动的板块产生张力,但断层仍然被锁定和静止,因此在破裂开始之前是安静的。地震学家尚未发现任何可靠的信号可以在最初的中断之前进行测量。

一个地区发生地震的可能性如何?

但是不得不说,今天的地震科学在我称之为预报而不是预测方面已经取得了长足的进步。

地震学家可以使用 GPS 技术和其他方式以毫米级的精度测量板块的运动 ,并检测压力正在累积的位置。科学家知道过去地震的历史记录,甚至可以使用古地震学的方法推断更早的时间 :过去地震的地质保存证据。

将所有这些信息放在一起可以让我们识别出故障发生的条件已经成熟的区域。这些预测表示为在未来几十年内某个地区发生给定规模或更大地震的可能性。例如, 美国地质调查局估计 ,未来30年旧金山湾区发生6.7级或更大地震的几率为72%。

是否有任何迹象表明地震即将来临?

每20次破坏性地震中只有大约1次有前震—— 较小的地震发生在同一地点的较大地震之前。不过,根据定义,它们不是前震,直到发生更大的前震。无法识别单独的地震是否是前震,是我们仍然无法做出有用预测的一个重要原因。

然而,在过去十几年里,发生了多起8级以上的特大地震,包括2011年日本东北9.0级地震海啸和2014年智利8.1级地震。有趣的是,在那些特大地震中,有很大一部分似乎都表现出一些前兆事件,要么是以地震仪检测到的一系列前震的形式 ,要么是GPS站检测到的附近地壳加速运动的形式,地震科学家称为“慢滑移事件”。

这些观察表明,也许确实存在至少一些大地震的先兆信号。也许随后发生的地震的巨大规模使得在主事件发生之前断层区域的其他难以察觉的变化更容易被发现。我们不知道,因为 8 级以上的地震很少发生。科学家们没有太多的例子可以让我们用统计方法检验假设。

事实上,虽然地震科学家都同意我们今天无法预测地震,但现在 基本上有两个阵营:一种观点认为,地震是微小效应的复杂级联的结果——一种敏感的连锁反应,始于众所周知 的蝴蝶翅膀 在断层深处拍打——所以它们本质上是不可预测的,而且将永远如此。另一方面,一些地球物理学家认为,如果我们能够找到正确的信号进行测量并获得足够的经验,那么有一天我们可能会解开预测的钥匙。

预警系统如何运作?

今天的一项真正突破是科学家开发了地震预警系统。这些系统可以向居民的移动设备和关键机械(包括公用事业、医院、火车等)的操作员发出警报,在摇晃开始前的几秒到一分多钟之间提供警告。

这听起来像是地震预报,但事实并非如此。地震预警依赖于地震仪网络,这些地震仪可以检测到断层上地震的开始,并在破坏性波传播到很远之前自动计算其位置和震级。传感、计算和数据传输都以接近光速的速度进行,而地震波的移动速度要慢得多。那个时差是允许预警的原因。

例如,如果地震发生在华盛顿州海岸的海底,沿海站可以检测到它,而波特兰和西雅图等城市可以获得数十秒的预警时间。人们很可能有足够的时间采取诸如“趴下、掩护并抓住”这样的生命安全行动——只要他们离故障本身足够远。

#地震#预测会带来什么并发症?

虽然地震预测通常被称为地震学的“圣杯”,但如果真正开发出来,它实际上会带来一些真正的困境。

首先,地震非常罕见,任何早期的方法都不可避免地具有不确定性。面对这种不确定性,谁会呼吁采取重大行动,例如疏散整个城市或地区?如果地震没有发生,人们应该远离多长时间?有多少次,在男孩狼来了的情况下,公众不再听从命令?官员们如何平衡 大规模疏散混乱带来的已知风险 与地震本身带来的风险?预测技术将完全成形且可靠的想法是海市蜃楼。

地震学界常说, 地震不会杀人,建筑物会。今天,科学家们在预测地震危害方面已经足够出色,最好的行动方案是加倍努力建造或改造建筑物、桥梁和其他基础设施,以便在已知的任何地区发生地面震动时它们都是安全和有弹性的未来大地震的风险。至少在可预见的未来,这些预防措施在挽救生命和财产方面的回报远远超过人们希望的地震预测手段。


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