地震預警不再是奢望:地震目錄或將揭開謎底

地震預警不再是奢望:地震目錄或將揭開謎底
2019年7月4日,加州里奇克萊斯特遭遇6.4級地震,隨后,178號公路出現裂縫。長期以來,地質學家一直在研究地震發生前,一系列事件的先后發生順序,而加州南部詳細的地震目錄或將解決這一謎團。 
攝影:FREDERIC J. BROWN, AFP/GETTY
 
撰文:JENNY HOWARD
 
  幾十年來,科學家們一直在苦苦尋找地震將至的跡象。研究團隊分析了電磁活動、天氣模式等等,然而唯一能做的就是把它們從清單中劃掉。
 
  不過,也不是一無所獲,科學家發現了前震,即大地震之前的多次小地震。在實驗室里,前震幾乎引發了所有的模擬地震。但在現實中的地震數據里,卻沒有發現這種模式,這讓地震學家很苦惱。
 
  現在,通過幾百萬份南加州高分辨率地震目錄,這一謎團或將水落石出。
 
  在最近發表于《地球物理研究快報》的一項研究中,科學家們分析了該地區大大小小無數次地震的大量數據集,發現在大多數地震發生前幾周到幾天時間里,地震活動明顯增加。據此,實驗室的研究結果終于與現實世界的地震情況相吻合,而且也給科學家帶來了信心:前震或許可以視為預警信號,人類在提高地震預測方面又跨出了一大步。
 
  地震學聯合研究機構的地質學家Wendy Bohon沒有參與此次研究,她表示:“這是我們加深對地震了解的第一步,也是一個巨大的飛躍。”
 
沖擊預警
 
  大多數地震發生于斷層,或地殼裂縫深處,在那里,巖層滑動,產生摩擦。這一過程導致地殼中不斷積累應力和應變,直至這種張力以地震能的形式突然釋放,從而產生地震。Bohon把地震比作折斷鉛筆:多施加一些壓力,鉛筆就會彎曲一點,積累了足夠多的張力后,在某一點,鉛筆會被折斷。
 
  近75%的地震發生于占據地球表面數千公里的構造板塊邊界。我們知道,地球上地震不斷,以至于地質學家很確信,每天都在發生地震,就在世界上某個地方。僅南加州,數據顯示,平均每三分鐘就會發生一次地震。
 
  但想要精確地知道地震發生的時間地點,則困難得多。部分原因在于,地震發生于地表之下幾公里,很難直接觀測到。因此,科學家經常利用實驗室里制造的人工地震,來模擬自然界的情況,揭開地震的秘密。
 
  實驗數據顯示,地震前應該有前震,當斷層接近臨界應力狀態時,會發生微小的斷裂。
 
  但“真正的地震比簡單的實驗室模擬復雜得多”,研究著者、洛斯阿拉莫斯國家實驗室的地震學家Daniel Trugman說道。 
 
  而且,前震相對較弱,科學家一直很難將背景噪音與這類巖石發出的隆隆聲區分開來。地震儀是用來“聆聽”地震的設備,會把地表活動的雜音也收錄進來,從颶風到汽車駛過再到馬鹿遷徙,所以科學家很難從中辨別出微小的前震。
 
   “到目前為止,人們一直在爭論是否所有的地震都有前震,” David “Chas” Bolton說。他是賓夕法尼亞州立大學地球科學博士候選人,沒有參與此次研究。
 
  由于沒有任何可靠的方法來探測前震、觀察其發生模式,科學家只能根據統計概率預測,在很長一段時間里,可能發生地震的時間。
 
震動問題
 
  新的地震目錄提供了一個絕佳的機會。這篇論文于今年早些時候發表在《科學》雜志上,其中記錄了2008年至2017年發生于南加州的181萬次地震,最低震級為0.3級。
 
地震預警不再是奢望:地震目錄或將揭開謎底

地震預警不再是奢望:地震目錄或將揭開謎底

地震預警不再是奢望:地震目錄或將揭開謎底
RILEY D. CHAMPINE, NG STAFF
SOURCES: ZACHARY ROSS, CALTECH; USGS; GLOBAL EARTHQUAKE MODEL; SENTINEL-2 CLOUDLESS IMAGERY BY EOX IT SERVICES GMBH

  研究合著者、加州理工學院的地震學家Zachary Ross說:“這就像有了一臺新顯微鏡:我們可以看到更多細節。”
 
  在最近的分析中,研究團隊用地震目錄,確定了其中72%的地震的前震序列。
 
  但問題是,前震的時間和強度模式對于每次主震都是獨一無二的;而且,由于缺少統一的模板,科學家很難將前震序列與未發生大地震的地震群區分開來。
 
  “我們不知道是否有前震診斷指南,”美國地質調查局地震中心的地震學家Susan Hough說道。她沒有參與此次研究。先進的設備帶來了更多的數據,也帶來了“缺失的”前震,或許還有一些更令人困惑的現象。
 
  “有趣的是,這是否說明我們還沒能發現另外20%的缺失,”Bohon說:“也許不是每次地震都有前震序列,這意味著什么呢?”
 
提升預測水平的第一步
 
  不過,從多次地震中尋找發生模式,將在未來為世界各地其他斷層帶帶來地震目錄。幾乎每個地震活躍的國家都有地震監測項目,所以這類分析可以移植到各地,尤其是日本,那里的地震數據質量不亞于南加州。
 
  “你會覺得,也許地球上每時每刻都在發生(前震),” Ross說:“這類事情總是會讓人們思考很多。”
 
  目前,地質學家很謹慎地指出,這一結果還只是第一步,在做出準確的預測方面,我們還有很長的路要走。
 
  “我們希望以后的預報是這樣:有50%的概率是6級或者7級地震,然后我們就可以把注意力放到天氣預報領域,去做一些有意義的事情,”Hough說:“但我們現在距離這個目標還很遠。”
 
  Bohon也同意這一點,她表示:“在了解地震發生的所有細節之前,我們需要學會如何與地震共存,這樣生活在震區的人不僅能幸存,還可以在震后恢復發展。”
 
(譯者:Sky4)
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