唐山地震预测 唐山大地震余震持续44年丨预警≠预测，人类能否预测地震？

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据中国地震台网速报，7月12日06时38分，在河北省唐山市古冶区（北纬39.78度，东经118.44度）发生5.1级地震，震源深度10千米。北京、天津、辽宁等地均有震感。

北京市地震局称：该地震发生在1976年唐山7.8级地震余震区内。唐山地震余震区的地震活动非常丰富，呈起伏衰减状态，至今仍有4、5左右地震的发生。

近5年来，震中周边200公里内已发生3级以上地震17次，最大地震是本次地震。

7月12日，河北省唐山市古冶区城区

地震发生后不久。有网友表示，在此次地震发生前，电视里弹出了预警信息。根据网友拍摄的电视画面，该预警落款为“成都高新减灾研究所大陆地震预警中心”。

随后，成都高新减灾研究所在微博上认领该信息，并称该所与应急管理部门联合建成的大陆地震预警网成功预警了这次地震。

令人惊讶的是，距离1976年唐山7.8级大地震已经过去了44年，为何还会有余震发生？

中国地质大学副教授刘志坤说，许多人会认为44年是一段很长的时间，但在地震科学研究中，不能以个人的生活经验作为时间尺度进行衡量。

“地震发生在断层上，断层错动的重复周期可能是几百年甚至几千年，所以余震持续40余年不足为奇。同时，由于唐山地震是板内地震，相对于发生在板块边界的地震，板内地震断层愈合速度较慢，这也会影响到余震的持续时间。”

对于地质学来说，40年只是短短的一瞬间；而对于一个人来说，40年可能是半辈子。人类在大自然面前如此渺小。大地一颤抖，带来的就可能是生与死。

地震预警≠地震预测

地震预警是指在地震发生以后，抢在地震波传播到设防地区前，向设防地区提前几秒至数十秒发出警报，以减小当地的损失。

其预警原理是电信号的速度比地震波快，这两者的“时间差”即为地震预警时间。

有时候地震预警只有短短的十几秒甚至几秒，但是对地震来说是已经非常宝贵的时间了，如果反应及时，这个时间完全可以躲避到家中的三角地带，提高生存率。

如果是一二楼的低楼层住户，可以直接跑出家门，去往更安全的地方。

有关地震预警时间的研究表明，预警每提前3秒就能减少14%的伤亡率，每提前10秒就能减少39%的伤亡率，每提前20秒就能减少63%的伤亡率。

成都高新减灾研究所是目前国内甚至全球范围内提供地震预警最权威的研究机构。

小米、vivo等品牌手机已经在系统层面内置地震预警，其他没有内置地震预警的手机可以自主下载“地震预警”这款APP，只要保证软件时刻在后台运行，也可以达到相同的效果。

国内最早推出地震预警系统级应用的是小米。2019小米开发者大会小米与成都高新减灾研究所在会上共同宣布，小米手机操作系统MIUI11和小米电视MIUI TV内置的地震预警功能同步正式启用，小米成为全球首个操作系统级接入地震预警的手机及消费AIoT平台。

日本宣称拥有世界上最先进的地震预警系统，用于检测断层开始滑移时发生的前兆波。预警系统会在初级波之后，但在破坏性地震震动的次级波之前发出通知。

日本气象厅有大约一千多个硬件传感器，分布在日本的四个主要岛屿上。

但即使有这样先进的预警系统，日本气象厅也不可能对地震做出更长期的预测。

地震预测是根据对地震规律的认识，预测未来地震的时间、地点和强度。

实现地震预测的基础是认识地震孕育的物理过程及在此过程中地壳岩石物理性质和力学状态的变化。

唐山市地震遗址公园

但人类对地震成因和地震发生的规律还知之甚少，主要因为地震是宏观自然界中大规模的深层的变动过程，不同于实验室中单纯的可控条件下进行的样品试验，其影响因素过于复杂，还可能有人类未知的因素存在。

那么，究竟能否预测地震？

至今为止，人类对地震的成因和规律的认识依旧十分不足。所以要对地震做出可靠的预测是非常困难的。各国科学家为此作了很大努力，但仍不能准确预测地震。

2018年2月2日，我国第一颗观测地震电磁信息的卫星“张衡一号”成功发射。

公元132年，张衡发明了人类历史上最早的地动仪，开创世界地震勘测研究的先河。1800多年过去了，如今以他的名字命名的卫星飞上了天，研究的还是同样的问题：地震预测。

不过“张衡一号”并不能直接预测预警地震。它的主要功能在于地震前兆信息研究，并为未来建立地震监测体系进行前期技术储备。

“张衡一号”卫星发射

地震预测的“三座大山”

“张衡一号”卫星工程首席科学家兼副总师、中国地震局地壳应力研究所总工程师申旭辉说，摆在科学家面前的地震预测难题有“三座大山”。

首先是地震事例太少。他说，中国平均每3年有两个7级地震，全球每年则有18个——尽管谁也不愿看到地震发生，但这无法避免，仅从科研角度来说，这样几次的数据连有效的统计分析都不够，不足以帮助科学家形成完整的地震预测科学体系和方法体系。

换言之，地震监测的研究结果难以检验。申旭辉说，强烈地震对于同一地区可能是几十年、几百年或者更长的时间才能遇到一次，对于不同地区，甚至不同时期的孕震过程，机理差异很大，所以，“重复实践”进行检验的机会很难碰到。

其次，地震科学研究的方法和手段受到很多制约。申旭辉说，地震发生在地下二三十公里处，而当今世界上最深的钻孔只有12公里，科学家们很难去地下“看”究竟发生了什么，“既看不见，也摸不着”。

相应地，现有的地震“观测”均是间接的，人们只能依靠地面的观测资料，对地球内部的状况进行反演和推测，但地面的探测站点毕竟分散，又很难把全球的地球物理场搞清楚。

第三是理论的更新相对较慢。地震是地球上规模宏大的地下岩体破裂现象，其孕育过程跨越了几年、几十年，甚至更长的时间，因而，不但很难用经典物理学从本质上加以描述，也难以在实验室或者野外进行模拟。

“张衡一号”：上天“看”地震？

在地球的周围，有着一层薄薄的“壳”，是一个“电子”和“离子”的世界，当受到地壳运动、地面人类活动等的影响时，其中的“电磁波”就会像水中的“涟漪”一样，在等离子体环境里传播。

　　

过去几十年科学家发现，他们所监测到的“空间电磁扰动”（“电磁波涟漪”），与地震的发生具有明显的相关性：统计意义上，地球上6级、7级以上地震在发生前即孕育过程中，相应区域的“空间电磁扰动”都有可能发生异常。

上世纪60年代，苏联科学家分析一颗卫星电磁信号时，发现卫星记录到地震低频电磁辐射前兆现象，称之为“地震电离层效应”。

我国在1976年唐山地震时，也通过地面雷达系统发现了相应的电离层扰动现象。

“张衡一号”正是依据这一原理来运行的。

地震简单来说就是“地壳运动”，这种运动会切割磁力线，也会造成磁力线的扭曲。另一方面，地球岩石的摩擦破裂，会产生电磁波，这些电磁波往大气层传播，将致使大气层的电磁信息发生变化。

　　

事实上，国外利用卫星进行地震前“空间电磁异常”现象的研究已经有多年的历史。能够真正对全球实施观测，统计研究全球地震的前兆变化特征，已是在地震预测领域的重大突破。

人工智能加码地震预测

美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)的保罗·约翰逊(Paul Johnson)是这项研究的前沿人员之一。他说：“实际上，这是我职业生涯中第一次有希望在地震预测这个问题上取得进展。”

无数的资金和科研项目都致力于预测下一次大地震将在何时何地发生。

现在，在人工智能的帮助下，越来越多的科学家表示，通过改变分析大量地震数据的方式，可以帮助他们更好地理解地震，预测地震，并提供更快、更准确的早期预警。

新的与人工智能相关的地震研究同样依靠神经网络进行。神经网络松散地模拟了人类大脑中的神经元网络，是一个复式数学系统，可以自行学习任务。

在研究地震时，计算机取代了科学家，在堆积如山的数据中寻找规律。而随着传感器越来越小、越来越便宜，科学家们将能够收集到更多的地震数据。

在类似人工智能技术的帮助下，科学家们希望从所有这些数据中收集到新的见解。不过从事这些项目的科学家表示，神经网络有其局限性。

人工智能擅长于在数据中寻找熟悉的信号，但它们却不擅长于寻找新的信号。

东京大学(University of Tokyo)的地震学家罗伯特·盖勒(Robert Geller)等一些科学家不相信人工智能会改善地震预报。他质疑过去的地震可以预测未来地震这一前提。

在他看来，只有当地震能够被预测到超出随机几率的时候，我们才能知道人工智能预测的有效性。盖勒博士说：“如果你不能预测未来，那么你的假设就是错误的。”

其实，关于地震能否被预测，科学界长期以来就有争议。

在申旭辉看来，一代人有一代的使命，如今有了卫星以及相应的星座计划，可以积累更多有效的、原始的数据，不断探索地震预测新方法——这是他这一代科学家要做的。