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地震預測

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舊金山灣區震災危害度圖表,描繪了2032年前發生大地震的機率。

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,發生在某區域的機率,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。

爭議[编辑]

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機率模型;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,這項判決將對義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,義大利總統乔治奥·纳波利塔诺(Giorgio Napolitano)應該推翻这个决定。」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[编辑]

電磁波異常[编辑]

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[编辑]

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芮氏規模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[编辑]

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、震度誤差在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[编辑]

指地下水中氡气含量的突然大幅度增加或减少。在多次大地震前已观测到这种现象,其原因可能是地应力的变化使岩石释放出一定量的氡气,从而导致地下水中氡气含量的变化。

地震活動型態的改變[编辑]

前震[编辑]

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[编辑]

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。日本學者也曾對鯰魚的行為進行長期研究。

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[编辑]

中國[编辑]

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。中國地震學家曾成功預報了1975年2月4日的遼寧省海城大地震[9],政府在地震前一天疏散了一百萬人。

但是1976年7月28日唐山大地震事前卻無任何預警,當次地震超過250,000死亡人數以及164,000人員受傷;另一次在1999年11月29日的海城岫岩地震,事前同樣無任何預警。

美國[编辑]

2004年初,洛杉磯加利福尼亞大學由Vladimir Keilis-Borok帶領的一群科學家預言南加州九月將有一場與2003年San Simeo地震規模相當的地震,機率是百分之五十。

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。」[10]結果在預報的時間窗口內並無明顯地震。

義大利[编辑]

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。結果他被義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[编辑]

地震的预警监测比地震預測更可靠,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波雷利波,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)预警。 現時有一套稱作 QuakeGuard™ [11] 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[12],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。

註釋[编辑]

  1. ^ Earthquake Prediction. 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. 科学网. 2012-10-31 [2012-11-13]. 
  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]. (原始内容存档于2008年5月19日). 
  5. ^ VAN METHOD
  6. ^ Seiya UYEDA, The VAN Method of Short-Term Earthquake Prediction,RIKEN International Frontier Program on Earthquake Research, Tokai University
  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]. 
  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]. (原始内容存档于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. ^ (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]. (原始内容 (PDF)存档于2008年5月27日). 
  11. ^ (英文)Earthquake P-wave Pre-Detection and Disaster Mitigation Technology. 1999. (原始内容存档于2008-08-21). 
  12. ^ (英文)Rachel Abercrombie. The start of something big?. Nature. November 9, 2005: 171 [2006年10月22日]. 

參考文獻[编辑]

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参见[编辑]

外部連結[编辑]