地震到底能不能预测？

地震到底能不能预测，为什么地震预测这么难？

1 两个小故事

(1)在20世纪70年代初期, 某些日本地震学家推断在日本南海海槽东北部骏河(Suruga)海槽（现称为“东海大地震空区”的地方）于1978年左右将有可能发生一次8级大地震，这就是日本地震学家预报中的“东海大地震”（见下图）。

但是，自1978年到现在已过了40多年, 迄今仍未发生。国际著名的地震学家、“判定委员会”主席、东京大学地震研究所所长茂木清夫(Mogi K)教授于1997年在地震预测饱受垢病的批评声中辞去该委员会主席职务, 黯然下台。

(2)美国帕克菲尔德(Parkfield)地区在1966年之前，平均每隔22年在同一断层就会发生一次6级地震（见下图）。同时，由地震位错与滑动速率之比，算出该地区地震的复发时间也是约22年。

因此，美国地质调查局(United States Geological Survey)在1984 年发出正的地震预报，明确指出帕克菲尔德在1988±4.3年将发生一次6级左右的地震, 发震概率约为 95%。

但打脸的事情发生了，这个地震直至2004年才发生。

美国和日本，可以说是目前全世界地震研究最好的两个国家，但对于地震预测，仍然啪啪打脸，这足以说明地震预测之难。

2 成功例子

那么，地震预测是不是就不可能了呢？世界上有没有成功的范例呢？

还真有，而且在我国：世界上唯一公认的地震预测成功范例为1975年7.3级辽宁海城地震(见下图)。

改自（Wang et al., 2006）

该地震能成功预测，可能有以下原因：

(1)在海城地震发生前的2-3天内发生了500多次小地震(见下图)，并且在海城地震发生之前两个多月出现了较多的宏观异常（根本原因）；

改自（Wang et al., 2006）

(2）华北地区在海城地震发生前，先后发生了1966年邢台Ms7.2级，1969年渤海Ms7.4级，当时国家非常重视华北地区地震情况，发动群众监测地震异常。

下图为海城地震前，监测到的各种宏观异常，包括地下水，蛇，青蛙，和其他动物的异常。

海城地震前宏观异常报道(Wang et al., 2006)

但是，自此以后，地震预测就再也没有成功例子了。

3地震能否预测
那么，地震到底能否预测呢？实话说来，地震研究学界对此有较大争议。

有意思的，在1997年，两派学者在著名期刊Science上发表针锋相对的论文进行争论，一方标题：地震不能预测，另一方标题：地震难道不能预测吗？(见下图)

那么，地震到底能否预测呢？

笔者认为：地震是一种自然现象，那么应该遵循最基本、简单与朴素的物理规律。因此，只要我们发现了这些规律，就可能预测地震。然而，该问题非线性太强且观测资料严重不足。目前，我们对于地震的震级与可能发生的位置能有较好的估计，但对发生时间，根本无法预测。

怎样理解非线性，牛顿晚年炒股破产后曾讲：“我能计算出天体运行的轨迹，但无法计算人性的疯狂”。线性非常容易处理，一旦涉及非线性，其处理的难度陡增。

4 地震预测是什么？
回到最基本的问题，到底什么是地震预测？

地震预测一定要指出未来地震发生的时间，大小，位置（与概率），缺一不可。如，若讲美国明天要发生地震，这句话没有错，但没有意义，更不是地震预测。(注：地球上每时每刻都在发生地震，不过绝大多数震级很小，人类无法感受到，只能通过精密仪器测量得知)。

目前网上很多地震预测的说法，只要用以上定义来检验，就会发现大多在耍流氓，玩文字游戏。

进一步地，根据防震减灾等的需求，地震预测可人为地划分为长期（数十年），中期（数年），短期（数月）与临震（数天）预测。应指出，这个划分没有物理基础，彼此界限也不明确。

5 地震预测为什么这么难？

地震本身非常复杂，目前认识仍非常肤浅：地震到底如何孕育，在此过程中造成了怎样的物理场、化学场变化，这些问题目前仍不清楚。

(2）缺少大量必要观测数据，如地壳应力(应变)等的实时监测。

反观天气预报，我们看得见大气层，也能布设大量仪器来实时监测各种气象要素，如温度，大气压力，湿度，风力等。

作为对比，地震发生往往在地下10公里及以下，但我们目前的观测基本都在地表。这说明我们的观测是非常片面的，相当于盲人摸象，只摸到了头。

(3)大地震的发生是极小概率事件，且其复发周期在数百年到数千年尺度。

这会导致预测难度非常大，比如：就算地震预测的不确定是复发周期的百分之一，那也是数年到数十年。

6地震前兆

最后，谈一谈地震前兆：

在地震短期与临震预测上，常用方法就是地震前兆的捕捉和识别：如小地震活动、地下水位异常、地下温度异常、地球固体潮异常、电磁异常、动物异常等。

但是，不是每个异常都会发生地震，并且有些大地震前也没有异常现象（或者说目前的科学手段还无法捕捉与识别这些异常），因此想从震前异常来预测地震是非常困难的。

参考资料

https://www.cea.gov.cn/cea/xwzx/zyzt/370553/370554/1249110/index.html

[1] Wang, K. ,Chen, Q. F. ,Sun, S. , & Wang, A. . (2006). Predicting the 1975 Haicheng earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 96(3), 757-795.