地球科学家或政府官员们是怎样来评定破坏性地震预报的,他们又是怎样决定该采取什么措施来减轻地震的后果?在过去20年期间,已有好几个国家对地震的发生地点、时间和震级作过预报。有些地震预报得到了证实;有些地震预报取得了部分的成功;有些预报则是一场虚惊。预报的基础在某些情形下是有大量资料证实的,但在另外一些情况下就不是那么清楚了。现在还没有足够的有关虚报与错报的公开记录,而这些虚报与错报又是应用了自称是曾经取得了成功的方法。

客观的评定需要对地震预报的构成作出适当的定义。一般认为:一次地震预报应当指明未来地震的地点、时间和震级;并且对这三要素的每一要素都应附有误差估计,而且所报的地震应相当地明确,以该区通常的地震活动水平而论,在所表达的误差范围内这一地震的随机发生是不太可能的。因此预报就意味着提出根据,证明一个特定地震发生的概率已有显著增长,超出于长期数值之上。即使对于最有希望的预报方法来说,过去已经做过三要素的预报,无论对于发震的可能性或对于预报的每一项参数,能给出定量误差的是太少了。

对地震预报的确认是异常困难的,这是因为目前通常预报方法所用的比较和测量的一 套标准尚属最初的阶段,这意味着每次预报都只是一次试验。此外预报试验常包含一些未知的条件,它与其它学科的试验相比迥然不同,如断层形成的方式、相对于构造板块边界的位粟、震源深度和构造应变积累速率等都有很多不同的情况。在缺乏符合要求的孕震理论的条件下,这些因素中的任一个因素如果发生变化其影响都是难以预料的。

可把地震预报方便地分成长期预报(几年到几十年)、中期预报(几周到几年)和短期预报(几周以内)三类。每一类预报所用的预报方法是不同的,而且各类预报能够服务于社会的目的也是不同的。由于对深部构造过程有了进一步的了解和重建了比有地震记录历史更久远年代中的一些特别断层或大断层带上发生大震的历史,使得长期地震预报取得了很大的进展。

中期地震预报的最有希望的一些方法是分析某区地震活动性的时间分布和空间分布及观测局部地壳形变。Wyss和Burford1987年根据地震活动性的平静发在《Nature》发表了在中加利福尼亚要发生一次中等强度地震的成功预报,这次预报是在该震发生前一年发表的。而短期地震预报的实践结果表明是困难重重。最初希望可能发现一种神奇信号的想法破灭了,并且已经完全认识到那种理想的前兆(即总是发生在地震之前的某种现象,并且在没有地震时就不发生)显然是不存在的。比较可能的是,发生几种类型的前兆性变化,其中每一种变化都表明发生一次地震的概率增加了;如果同时出现几种前兆性变化则可能大大提高概率值,从而证明预报是合理的。

今在中加利福尼亚圣安德烈斯断层某段上所进行的帕克菲尔德预报实验设计是用来确定密集的地震仪台网能否探测到短期前兆与监测到各种各样的地球物理量,以及能否迅速地把这些短期前兆综合起来以获得准确的预报。根据过去130年的地震历史资料,现已对该地点明确地提出了中期预报意见,并且在地质上也存在有力的证据表明该断层的这一地段大约每间隔22年会有规律地发生一次“特征性地震”。美国地震预报评定委员会判定:对该地点的中期预报意见是有确实根据的。

最近对加利福尼亚的地震前景所作的两次审查,提出了长期预报和中期预报两种不同方法的例子。由美国地震预报评定委员会组成的一个专门小组,评定了未来几十年内在圣安德烈斯断层上已被识别的这些地段上发生大震的可能性。该专门小组根据上次大震发生以来的时间间隔,那次事件的位移量和所提供的有关长期滑动率的最佳资料,计算了所研究的每条断层段上发生强震的条件概率。算出的今后30年的概率值(旧金山海湾区发生7级地震的概率为0.5;圣安德烈斯断层南段发生7.5-8级地震的概率为0.6)被说成是加利福尼亚州各有关地区内地震危险的最小值。因为就全加州而言,仅考虑了圣安德烈斯断层。

另一种方法叫做模式识别法,该方法从考察一系列的自然现象开始,这些自然现象可以预期与强震的发生有关;列举这些自然现象的目录可以是相当长的。这些自然现象必须具有一些示性特征,这些示性特征能给予定量的、明确的说明。对所研究地区中的地震目录,要注意每一次强震前的时间段内每一种示性特征是发生了,还是没有发生;还要注意其它时间段(其后无此类强震)内每种示性特征是有或无的情况。

对每一种待检验的特征都要记分,并把那些选出的能够表征危险或不危险时间段的特征保留下来作为可用于预报的一种特征。在最近的工作中,从地震活动性的时空模式方面已经获得了一些特征。然后把算法应用于目前的地震目录以评价所选出的特征的现状,并探求发生一次给定震级阈以上地震的概率增长时间。人为地认定概率增长时间的持续时间为5年,但随着时光逝去,可根据各特征的变化情况为由而予以延长。这种计算法显示了加利福尼亚 - 内华达地区的强震发生概率增长时间,但地震发生的地点判定得很差,除了美国人所作的概率估计结果外,苏联人独立地发现了加利福尼亚在1989年1月以前发生大地震的概率增加了,这就导致美国地质调查局局长要求国家地震预报评定委员会对苏联人的结果进行评审。

在双方会晤期间,Keilis-Borok对加利福尼亚给出的地震预报意见是:第一,以北 - 中加利福尼亚为圆心,直径为900 km的圆内出现概率增长时间,并且向北、向南延伸100 km,地震震级大于7.5,有效期到1991年年底止;第二,北加利福尼亚出现概率增长时间,震级大于6.4,有效期到1989年2月止(事实上没发生任何地震,不知道他们是否接着又作了分析,来延长这次概率增长时间)。

美国地震预报评定委员会对这种地震活动性分析的结果很感兴趣,并对其有关加州的结论也觉得很有意思,另外也直言不讳地指出了Keilis-Borok的方法和结论中尚存的不确定之处。美国地震预报评定委员会还强调了需作进一步的研究,其中包括要继续开展美苏的联合研究。建议之一是美国的地震预报计划应当更加认真地采纳这种观念,即大地震的孕震区可能与有很大的面积。建议之二是要求:“清理和审定”现存的地区性地震目录和全球地震目录,并编制一些新的和经过改进的地震目录。现在有一些地震目录正被用作预报的资料来源,但它们的例行编制方法在完整性、准确性和资料处理的一致性方面还远远不符合标准的、规范化的要求。

美国地震预报评定委员会对苏联人预报意见的总看法是“他们的研究结果表明现在还没有正当理由要在政府政策上对加利福尼亚和内华达西部地区采取任何特殊行动。”该会的成员们继续关注着这一地区在未来几十年内发生强震和破坏性地篾的高度可能性,但判定:“现有的美国人的分析结果对继续推进什么样的政府政策计划和采取什么样的行动已提供了合适的基础。”

[Nature,Vol 339,1989年6月]