地震預測

地震預測(earthquake prediction)是預測一次地震發生的時間、地點和規模。地震學家目前仍無法預測地震的確切發生時間[1],然而對地下構造瞭解的進步,科學家能透過震災危害度評估,提供特定規模的地震在未來數年到數十年之間,發生在某區域的概率,以供建築物和公共建設設定最低防震規範。雖然部份證據表明,對某些區域的地震預報或許有實用價值,然而這些技術的可靠性既未確立,也無法重製,所以地震學家地質學家一般認為實用的地震預測還是夢想。

三藩市灣區震災危害度圖表,描繪了2032年前發生大地震的概率。

爭議

人們試圖以各種自然現象預測地震,例如電磁場、天氣狀況、地震雲、土壤或地下水的氣或氣含量、井水水位及動物行為等。

地震預測迄今仍深具爭議性;一方面是因為資料不足,另一方面則缺乏能證實上述因果聯繫的科學理論。此外,只要做出大量預測,便容易碰巧言中。大部分的預測方法都基於概率模型;由於大地震鮮少發生,其地點與時間又相當集中,目前我們很難鑑定一次「成功」的預測是否只是僥倖而已。

2009年拉奎拉地震發生後,幾位科學家因未能提出足夠警告,依過失殺人罪被判6年徒刑,在歐美科學界引發一片驚慌和撻伐之聲,學者警告這恐造成寒蟬效應[2] 厄爾斯特大學(University of Ulster)地震物理學教授史迪西(Sandy Steacy)認為:「若維持原判,這項判決將對意大利和全歐洲的地震科學造成寒蟬效應。」科學工作者關懷聯盟(UCS)學者郝普恩(Michael Halpern)認為:「這項決定荒謬又危險,美國官員應該非難它,意大利總統喬治奧·納波利塔諾(Giorgio Napolitano)應該推翻這個決定。」英國地質調查所(BGS)的穆森(Roger Musson)說:「這6名科學家說的是正確的,任何地震學家都會支持他們的說法。他們盡力提供科學的建議卻被判刑,這是錯的。」

預測方法

電磁波異常

實驗證明,岩石在破裂之前,會釋放出電磁波,然而對於如何影響到大的範圍仍有許多疑問;部份研究則認為是岩石內的石英受到壓力時產生的壓電效應所造成;也有人認為是由於地下水位的改變所引起。 [3]

Demeter微型衛星

Demeter希臘神話的女神得墨忒耳)為地震區電磁放射偵測英文:"Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions")的縮寫。Demeter衛星由法國國家太空研究中心建造,目前已觀察到某類低頻電磁活動與地震活躍帶的關係,並在2004年9月5日日本東海地方發生面波震級7.1地震前一週觀察到明顯的電離層活動及溫度變化[4]

VAN方法

VAN 是一套由 Varotsos、Alexopoulos 與 Nomicos 三位希臘學者在1980年代提出的地震預測法。此法以埋入地下的金屬棍偵測地震電磁信號英文:seismic electric signals),部份學者聲稱能預測大於五級的地震,震央誤差在100公里以內、烈度誤差在0.7個單位內、時間窗口為2小時至11天。這個方法受到 Sir James Lighthill 的批判性考察[5],此外也在日本激起一些科學上的興趣[6]

水氡異常

指地下水中氡氣含量的突然大幅度增加或減少。在多次大地震前已觀測到這種現象,其原因可能是地應力的變化使岩石釋放出一定量的氡氣,從而導致地下水中氡氣含量的變化。

地震活動型態的改變

前震

發生在相近時間或空間上的一連串地震,依照發生次序可分為前震 、主震和餘震,難以判別主震的地震序列稱之為群震。不同型態的地震序列是由於地殼非均質所引起許多大地震在來臨前,斷層破裂區域的地震活動會明顯的增加,最著名的案例為1975年的海城地震

動物行為

根據民間傳說,一些動物能預知地震來臨,特別是及其他小型動物;大型動物對此則較不敏感。[原創研究?]日本學者也曾對鯰魚的行為進行長期研究。[來源請求]

也有人主張動物的異常行為源於低頻電磁輻射信號。科羅拉多大學的學者證實石英岩斷裂時能藉壓電效應產生電磁活動。這類活動可於震前在斷層線上發生。根據最近的研究,電磁感應器能在統計學的意義上有效預測地震[7]

中國曾有系統地研究了動物的異常表現,並在1974年12月預測隔年二月發生的海城地震;然而該次預測主要是依靠一系列的強烈前震。關於動物行為的報導通常模稜兩可;目前還無法證明動物能預知地震,即使動物能感知P波,但地震儀對此更敏感[8]

案例

中國

中國地震預測主要是基於震前的異常事件,例如地下水位、動物行為或前震等等。有報道與學者統計自1975年2月4日中國地震學家曾成功預報了遼寧省海城大地震[9]起,中國地震學家根據統計學與臨震異常共預測成功並發佈了短期、臨震預報的地震共有28次[10][11]。包括了1990年9月22日北京小湯山4級地震[12]、1994年2月16日青海共和5.8級地震[13][14]、1995年7月12日雲南孟連7.3級地震[15]、1997年4月6日新疆伽師6.3級、6.4級地震[16]、2003年雲南大姚7月21日6.2級地震、10月16日6.1級地震[17]、2003年10月25日甘肅民樂6.1級地震[18]等。

但是1976年7月28日唐山大地震事前雖有中長期趨勢判斷,但並無短期、臨震預報。造成當次地震242,769到655,237人死亡以及164,851人重傷;2008年5月12日的汶川大地震,同樣也無短震、臨震預報,最終造成69,227到300,000人死亡,374,643人受傷,17,923人失蹤。

美國

2004年初,洛杉磯加利福尼亞大學弗拉迪米爾·波洛克帶領的一群科學家預言南加州九月將有一場與2003年San Simeo地震震級相當的地震,概率是百分之五十。

到了2004年4月,加州地震預報評估委員會(CEPEC)向州政府報告「預測並不可靠,而且涉及的地域廣大(12,400平方哩),所以這些結果不能作為加州採取特殊手段的正當理由。」[19]結果在預報的時間窗口內並無明顯地震。

意大利

2009年拉奎拉地震發生前一個月,一位名叫賈寶洛的實驗室技術人員,根據地面增加的放射性氡氣排放量,研判會有大地震發生。結果他被意大利民防單位指控危言聳聽,還被移送警方偵辦,罪名是製造民眾恐慌。而就在賈寶洛被移送的同時,官方的專家在拉奎拉召開會議,大量接受媒體訪問,保證說不會發生地震。官方的地震測報中心官員後來遭到民眾指控提供不正確的資訊,7名科學家被依過失殺人罪名、求處4年徒刑。

地震預警

地震的預警監測比地震預測更可靠,其原理是偵測P波;P波在地殼中的傳遞速度快過具破壞力的S波瑞利波,故可先期偵測。此法只能提早數秒(對於較深及較遠的大地震,或可達數十秒)預警。 現時有一套稱作 QuakeGuard™ [20] 的系統能用這套技術自動應變,以減少人員及財產損失。

加州大學的 Richard Allen 在發表於《自然》的一篇論文中聲稱:在地震發生的前幾秒,可以從地震儀的紀錄中預判地震大小[21],它的結果還沒被其它學者認可。若然,則地震的早期預警將能更為有效。

參考文獻

  1. ^ Earthquake Prediction頁面存檔備份,存於互聯網檔案館). Ruth Ludwin, U.S. Geological Survey.
  2. ^ 意地震专家获刑:地震杀人还是科学家过失杀人. 科學網. 2012-10-31 [2012-11-13]. (原始內容存檔於2012-11-01). 
  3. ^ Chi-Yu King. Earthquake prediction: Electromagnetic emissions before earthquakes. Nature. 1983, 301 (377). 
  4. ^ (法文)Satellite défilant du CNES (France). [2006年10月22日]. (原始內容存檔於2008年5月19日). 
  5. ^ VAN METHOD. [2008-05-13]. (原始內容存檔於2008-02-08). 
  6. ^ Seiya UYEDA, The VAN Method of Short-Term Earthquake Prediction,RIKEN International Frontier Program on Earthquake Research, Tokai University. [2004-11-01]. (原始內容存檔於2004-11-01). 
  7. ^ (英文)T. Bleier and F. Freund. Earthquake [earthquake warning systems]. Spectrum, IEEE. 2005年12月, 42 (12): 22–27 [2006年10月22日]. (原始內容存檔於2007年9月22日). 
  8. ^ Woith, Heiko; Petersen, Gesa M.; Hainzl, Sebastian; Dahm, Torsten. Review: Can Animals Predict Earthquakes?. Bulletin of the Seismological Society of America. 2018-04-17. doi:10.1785/0120170313. 
  9. ^ (英文)Glenn Richard. Earthquake Prediction: Haicheng, China - 1975. Earth Science Educational Resource Center. 2001 [2006年10月22日]. (原始內容存檔於2006年9月4日).  石溪大學礦物物理研究所一個討論班的講義
  10. ^ 鲜为人知,这些都是中国成功预报的地震案例!. www.sohu.com. [2018-12-21]. (原始內容存檔於2018-12-21). 
  11. ^ 錢鋼. 在地震预警问题的背后 (PDF). 《二十一世紀》雙月刊 (香港中文大學). 2008, (108期): P104 [2018-12-21]. (原始內容存檔 (PDF)於2018-12-21). 
  12. ^ 王, 德功. 北京地区的地震与防震. 北京: 地質出版社. 2002: P21. ISBN 9787116030367. 
  13. ^ 夏玉勝. 共和5.8级地震的成功预报. 高原地震 (青海地震局). 1995, (1995年 第2期): P36-P41 [2018-12-21]. (原始內容存檔於2018-12-21). 
  14. ^ 張曉東. 馬文靜. 1994年2月16日共和5.8级地震短临预报实况. 地震 (中國地震局). 1995年, (1995年 第1期): P20-P28 [2018年12月21日]. (原始內容存檔於2018年12月21日). 
  15. ^ 李宣瑚、王瑜青. 1995年7月12日中缅边境7.3级地震预报成功. 國際地震動態. 1995, (1995年 第9期): P25、P26 [2018年12月21日]. (原始內容存檔於2018年12月21日). 
  16. ^ 朱令人. 1997年伽师地震临震预报的经验与启示. 華南地震. 1998年, (1998年 第4期): P9-P16 [2018-12-21]. (原始內容存檔於2018-12-21). 
  17. ^ 蘇有錦. 2003年7月21日、10月16日云南大姚6.2级和6.1级地震预测预报回顾与讨论. 國際地震動態. 2004, (2004年 第1期): P18-P21 [2018年12月21日]. (原始內容存檔於2018年12月21日). 
  18. ^ 楊立明. 甘肃省民乐6.1级地震短期预报的简要回顾与启示. 國際地震動態. 2004, (2004年 第1期): P15-P17 [2018-12-21]. (原始內容存檔於2018-12-21). 
  19. ^ (英文)California Earthquake Prediction Evaluation Council. Report to the Director, Governor's Office of Emergency Services (PDF). 2002年3月 [2006年10月22日]. (原始內容 (PDF)存檔於2008年5月27日). 
  20. ^ (英文)Earthquake P-wave Pre-Detection and Disaster Mitigation Technology. 1999 [2008-05-13]. (原始內容存檔於2008-08-21). 
  21. ^ (英文)Rachel Abercrombie. The start of something big?. Nature. 2005-11-09: 171 [2006年10月22日]. (原始內容存檔於2006年6月29日). 

來源

  • The Ad Hoc Working Group on the December 2—3, 1990, Earthquake Prediction [AHWG], Evaluation of the December 2–3, 1990, New Madrid Seismic Zone Prediction, 1990-10-18 . Included in App. B of Spence et al. 1993.
  • Aggarwal, Yash P.; Sykes, Lynn R.; Simpson, David W.; Richards, Paul G., Spatial and Temporal Variations in ts/tp and in P Wave Residuals at Blue Mountain Lake, New York: Application to Earthquake Prediction, Journal of Geophysical Research, 1975-02-10, 80 (5): 718–732, Bibcode:1975JGR....80..718A, doi:10.1029/JB080i005p00718 .
  • Allen, Clarence R., Responsibilities in earthquake prediction, Bulletin of the Seismological Society of America, December 1976, 66 (6): 2069–2074 .
  • Allen, Clarence R., Earthquake Prediction – 1982 Overview, Bulletin of the Seismological Society of America, December 1982, 72 (6B): S331–S335 .
  • Anagnostopoulos, Stavros A., Letter (PDF), Physics Today, June 1998: 96 [2018-02-20], (原始內容 (PDF)存檔於2016-12-20) .
  • Atwood, L. Erwin; Major, Ann Marie, Exploring the "Cry Wolf" Hypothesis, International Journal of Mass Emergencies and Disasters, November 1998, 16 (3): 279–302 [2018-02-20], (原始內容存檔於2016-03-21) .
  • Bakun, W.H.; Breckenridge, K.S.; Bredehoeft, J.; Burford, R.O.; Ellsworth, W.L.; Johnston, M.J.S.; Jones, L.; Lindh, A.G.; Mortensen, C.; Mueller, R. J.; Poley, C. M.; Roeloffs, E.; Schulz, S.; Segall, P.; Thatcher, W., Parkfield, California, Earthquake Prediction Scenarios and Response Plans (PDF), U.S. Geological Survey, 1987-05-01,, Open-File Report 87-192 [2018-02-20], (原始內容存檔 (PDF)於2017-03-01) .
  • Bernard, P.; LeMouel, J. L., On electrotelluric signals, A critical review of VAN, London: Lighthill, S. J. World Scientific: 118–154, 1996 .
  • Bolt, Bruce A., Earthquakes and geological discovery, Scientific American Library, 1993, ISBN 0-7167-5040-6 .
  • Drakopoulos, J.; Stavrakakis, G.N.; Latoussakis, J., Evaluation and interpretation of thirteen official van—telegrams for the period September 10, 1986 to April 28, 1988., Tectonophysics, 1993-08-30, 224 (1–3): 223–236, doi:10.1016/0040-1951(93)90075-U .
  • Geller, R. J., Short-term earthquake prediction in Greece by seismic electric signals, Lighthill, J. (編), A Critical Review of VAN, World Scientific: 155–238, 1996a 
  • Geller, Robert J.; Jackson, David D.; Kagan, Yan Y.; Mulargia, Francesco; Stiros, Stathis, Letter (PDF), Physics Today, June 1998: 95–96 [2018-02-20], (原始內容 (PDF)存檔於2016-12-20) .
  • Hamada, Kazuo, Statistical evaluation of the SES predictions issued in Greece: alarm and success rates, Tectonophysics, 1993-08-30, 224 (1–3): 203–210, doi:10.1016/0040-1951(93)90073-S .
  • Hough, Susan, Predicting the Unpredictable: The Tumultuous Science of Earthquake Prediction, Princeton University Press, 2010b, ISBN 978-0-691-13816-9 .
  • Immè, Giuseppina; Morelli, Daniela, Radon as Earthquake Precursor (PDF), D'Amico (編), Earthquake Research and Analysis, 2012 [2018-02-20], (原始內容存檔 (PDF)於2017-08-09) .
  • Johnston, M.J.S., Electromagnetic Fields Generated by Earthquakes, Lee, William H.K.; Kanamori, Hiroo; Jennings, Paul C.; Kisslinger, Carl (編), International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology 81A: 621–635, 2002, ISBN 0-12-440652-1 
  • Jolliffe, Ian T.; Stephenson, David B. (編), Forecast Verification: A Practitioner’s Guide in Atmospheric Science 1st, John Wiley & Sons, Ltd., 2003, ISBN 0-471-49759-2 .
  • Jones, Lucille M., Foreshocks and time-dependent earthquake hazard assessment in southern California, Bulletin of the Seismological Society of America, December 1985, 75 (6): 1669–1679 .
  • Lomnitz, Cinna; Nava, F. Alejandro, The predictive value of seismic gaps., Bulletin of the Seismological Society of America, December 1983, 73 (6A): 1815–1824 .
  • Ludwin, Ruth, Earthquake Prediction (PDF), Washington Geology, May 2001, 28 (3): 27–28 [2018-02-20], (原始內容存檔 (PDF)於2017-12-12) .
  • McEvilly, T.V.; Johnson, L.R., Stability of P an S velocities from Central California quarry blasts, Bulletin of the Seismological Society of America, April 1974, 64 (2): 343–353 .
  • Otis, Leon; Kautz, William, Biological premonitions of earthquakes: a validation study, U.S. Geological Survey, 1979,, Open-File Report 80-453: 225–226 .
  • Pham, V. N.; Boyer, D.; Chouliaras, G.; Savvaidis, A.; Stavrakakis, G. N.; Le Mouël, J. L., Sources of anomalous transient electric signals (ATESs) in the ULF band in the Lamia region (central Greece): electrochemical mechanisms for their generation, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 2002, 130: 209–233, doi:10.1016/s0031-9201(02)00008-0 .
  • Reid, Harry Fielding, The Mechanics of the Earthquake., The California Earthquake of April 18, 1906: Report of the State Earthquake Investigation Commission Vol. 2, 1910, Vol. 2 .
  • Rikitake, Tsuneji, Earthquake Forecasting and Warning, Tokyo: Center for Academic Publications, 1982 .
  • Scholz, Christopher H., The Mechanics of earthquakes and faulting, 2nd, Cambridge Univ. Press, 2002, ISBN 0-521-65223-5 .
  • Schwartz, David P.; Coppersmith, Kevin J., Fault Behavior and Characteristic Earthquakes: Examples From the Wasatch and San Andreas Fault Zones, Journal of Geophysical Research, 1984-07-10, 89 (B7): 5681–5698, Bibcode:1984JGR....89.5681S, doi:10.1029/JB089iB07p05681 .
  • Thomas, Lee M., Economic impacts of earthquake prediction (PDF), Proceedings of the Seminar on Earthquake Prediction Case Histories, Geneva, 12–15 October 1982: UNDPRO: 179–185, 1983 [2018-02-20], (原始內容存檔 (PDF)於2013-04-26) .
  • Uyeda, S., Introduction to the VAN method of earthquake prediction, Sir James Lighthill (編), A Critical Review of VAN – Earthquake Prediction from Seismic Electrical Signals, London, UK: World Scientific Publishing Co Pte Ltd., 1996, ISBN 978-981-02-2670-1 .
  • Varotsos, P.; Alexopoulos, K.; Nomicos, K., Seven-hour precursors to earthquakes determined from telluric currents, Praktika of the Academy of Athens, 1981, 56: 417–433 .
  • Varotsos, P.; Lazaridou, M.; Eftaxias, K.; Antonopoulos, G.; Makris, J.; Kopanas, J., Short-term earthquake prediction in Greece by seismic electric signals, Lighthill, J. (編), A Critical Review of VAN, World Scientific: 29–76, 1996a .
  • Varotsos, P.; Alexopoulos, K.; Nomicos, K.; Lazaridou, M., Official earthquake prediction procedure in Greece, Tectonophysics, 1988-09-20, 152 (3–4): 93–196, doi:10.1016/0040-1951(88)90045-5 .
  • Varotsos, P.; Sarlis, N.; Skordas, E., Natural time analysis : the new view of time ; Precursory seismic electric signals, earthquakes and other complex time series, Springer Praxis, 2011, ISBN 364216448-X .
  • Whitham, K.; Berry, M.J.; Heidebrecht, A.C.; Kanasewich, E.R.; Milne, W.G, Earthquake Prediction in China, Geoscience Canada, 1976, 3 (4): 96, 263–268 [2018-02-20], (原始內容存檔於2013-01-19) .
  • Wyss, M., Brief summary of some reasons why the VAN hypothesis for predicting earthquakes has to be rejected, A critical review of VAN, London: Lighthill, S. J. World Scientific: 250–266, 1996 .

外部連結

參見