DennisNormile

日本大地震的科學(xué)共識來得太遲＊

DennisNormile

10年前,位于仙臺市的東北大學(xué)(Tohoku University)地質(zhì)學(xué)家Koji Minoura及其同事對一次傳說中的災(zāi)難給出了一些科學(xué)的解釋。一篇公元901年編寫的歷史文獻(xiàn)對公元869年的一次地震(Joganearthquake)進(jìn)行了描述,那次地震使日本東北部的一座城堡城遭到毀壞,隨后的海嘯淹沒了周邊地區(qū),共造成1000人喪生。Minoura的團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)在被稱為仙臺平原(Sendai Plain)的稻田中進(jìn)行挖掘調(diào)研,并根據(jù)很能說明問題的海底沉積物推斷那次海嘯向內(nèi)陸行進(jìn)了4km之遠(yuǎn)。他們估算Jogan地震的震級為8.3,并推論地震復(fù)發(fā)間隔為1000年。他們在2001年的《自然災(zāi)害科學(xué)雜志》(Journal of Natural Disaster Science)上撰文稱,“仙臺平原遭受一次大海嘯襲擊的概率非常高?！?/p>

現(xiàn)在,有關(guān)科研成果究竟需要多久才能夠、多久才應(yīng)該對減災(zāi)政策產(chǎn)生影響的爭論愈演愈烈,而那篇文獻(xiàn)正處在爭論的中心。早在2011年3月11日日本東北部M9.0地震(Tohoku earthquake)發(fā)生的幾年前,科學(xué)界圍繞可能再次發(fā)生類似Jogan地震事件的共識已經(jīng)開始融合。但那一共識未能對地震危險(xiǎn)性評估、海嘯防備或福島第一核電站的檢查產(chǎn)生任何影響。

位于筑波市(Tsukuba)的活斷層和地震研究中心地質(zhì)學(xué)家Yukinobu Okamura率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展獨(dú)立的研究工作,其成果支持Minoura的推論。他說,“將科研成果傳達(dá)給社會很有必要。”“我們曾經(jīng)嘗試過這樣做,但做得還不夠及時(shí)?！?/p>

日本東北大學(xué)海嘯工程師Fumihiko Imamura說,將古地震和海嘯研究納入風(fēng)險(xiǎn)評估,“對于彌補(bǔ)現(xiàn)時(shí)評估模式中的種種缺陷至關(guān)重要”,這也是我們所得到的一點(diǎn)啟示。

需要調(diào)整地震概率分析模式的地方絕非日本一個(gè)國家。俄勒岡波特蘭州立大學(xué)地球物理學(xué)家Robert McCaffrey說,“還有爪哇和新西蘭附近等其他一些俯沖帶,那里的人們?nèi)匀徽J(rèn)為不可能發(fā)生大地震”,因?yàn)樗麄児淌氐卣疬^程的舊有模式。但地震預(yù)報(bào)大都基于涉及最近幾個(gè)世紀(jì)的研究成果“相對這些大地震的周期而言,這顯然不夠長”,他補(bǔ)充說道。

幾十年來,科學(xué)家一直在嘗試從地質(zhì)沉積物中獲取有關(guān)大地震的規(guī)模和頻度的線索,但直至最近,他們才將類似技術(shù)應(yīng)用到古海嘯的研究。西雅圖華盛頓大學(xué)海嘯地質(zhì)學(xué)家Joanne Bourgeois說,20世紀(jì)90年代初,“許多人不相信海嘯會留下沉積物”。當(dāng)Minoura對仙臺平原開始挖掘調(diào)研時(shí),他已經(jīng)是古海嘯學(xué)的先驅(qū)之一。最近的沉積物地質(zhì)調(diào)查支持他的Jogan結(jié)果,而對仙臺的地殼應(yīng)變積累研究也暗示可能會發(fā)生一次大地震。即使這樣,3·11地震以前,一些地震學(xué)家還是“不相信”該地區(qū)會發(fā)生一次大地震,位于札幌的北海道大學(xué)地震學(xué)家YuichiroTanioka如是說。

20世紀(jì)70年代末,在古地震研究揭示沿加州圣安德烈斯斷層的地震復(fù)發(fā)具有規(guī)律性之后,設(shè)計(jì)人員和工程師開始認(rèn)識到地質(zhì)研究對于防備地震的重要性。但直到20世紀(jì)90年代中葉,古地震研究才開始對公共政策產(chǎn)生直接影響。一個(gè)早期的實(shí)例就是卡斯卡迪亞(Cascadia)地震?，F(xiàn)在,我們知道那次地震于1700年發(fā)生在北美太平洋海岸附近海域的俯沖帶上。1986年,研究人員報(bào)道了這次巨大地震的第一個(gè)地質(zhì)學(xué)證據(jù):沿岸地區(qū)海拔急劇下降。這一結(jié)果是根據(jù)沉積層推斷出來的,是俯沖帶上側(cè)發(fā)生滑動的標(biāo)志。8年以后,“美國統(tǒng)一建筑規(guī)范”(Uniform Building Code)修訂版將華盛頓西部和俄勒岡州建筑物的抗震設(shè)防要求提高了50%。1995年,部分由于來自太平洋的威脅,美國國會通過了“國家海嘯減災(zāi)計(jì)劃”,對海嘯危險(xiǎn)性研究和應(yīng)急計(jì)劃予以支持。

Cascadia地震的規(guī)模和時(shí)間尚不清楚。有關(guān)那次地震的謎底在日本顯現(xiàn)出來:東京大學(xué)地震學(xué)家Kenji Satake及其同事發(fā)現(xiàn)日本有一次無當(dāng)?shù)卣T因的海嘯記述。1996年,他們在《自然》(Nature)雜志上撰文,將Cascadia地震的日期確定為1700年1月26日,估算震級為9.0?！?日本)在保存記載方面的勤勉勞作博得了佳評”,美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和西雅圖華盛頓大學(xué)地質(zhì)學(xué)家Brian Atwater說。

日本地震調(diào)查研究推進(jìn)本部(Headquarters for Earthquake Research Promotion)編制日本的地震危險(xiǎn)性圖,用于估計(jì)潛在的海嘯災(zāi)害。該部結(jié)合古地震研究確定地震危險(xiǎn)性但僅限于北海道地區(qū)(Hokkaido),Tanioka說。他又補(bǔ)充道,北海道是日本人定居的現(xiàn)代日本的最后一個(gè)地區(qū),那里的可靠記錄只能追溯到19世紀(jì)中葉。在其他地方,該機(jī)構(gòu)依據(jù)的是“400年以前的可用于估算地震頻度和震級的記載,”Imamura說。利用這些記錄,地震調(diào)查研究本部警告稱,未來30年3·11地震襲擊的地方發(fā)生M7.5地震的概率為99%。

2005年左右,Okamura及其同事在仙臺地區(qū)開展了廣泛、詳盡的調(diào)研,其結(jié)果支持Minoura的原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。據(jù)Okamura介紹,地震調(diào)查研究本部正在研究是否/如何將Jogan地震納入東北町(Tohoku)地區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)評估當(dāng)中?！暗u估工作還未完成,地震就發(fā)生了”,他說。

對于福島核電站而言,任何上調(diào)防災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)的舉措都為時(shí)已晚。第一反應(yīng)堆于1971年建成,而Jogan地震是在那之后很久才被科學(xué)界認(rèn)定。按照設(shè)計(jì)人員的規(guī)劃,核電站海堤設(shè)計(jì)高程是5.7m;而東京電力公司估計(jì)3月11日摧毀備用柴油發(fā)電機(jī)組的海嘯高達(dá)14m。2008年,當(dāng)一個(gè)專家小組考察該核電站的抗震性能時(shí),東京電力公司失去了一次彌補(bǔ)這一缺陷的機(jī)會。據(jù)華盛頓郵報(bào)報(bào)道,Okamura將Jogan地震告訴了該專家小組,并警告說可能會發(fā)生更大的海嘯。Okamura堅(jiān)稱,專家小組主要關(guān)心的是地震搖晃,而對他的擔(dān)心則置之不理。

正如Minoura所意,日本和其他國家無疑將重新審視海嘯威脅。Minoura說,起初他只是想“搞清沿海環(huán)境的地質(zhì)過程。”但現(xiàn)在,“我想深入探究與海嘯相關(guān)的地質(zhì)工作的未來”。Tohoku地震應(yīng)該使科學(xué)界和當(dāng)局明白,9級地震可以發(fā)生在沿俯沖帶的任何地方,McCaffrey說。3·11地震的影響無異于一次海嘯,必將是廣泛而深遠(yuǎn)的。

譯自:Science,1April2011,332:22-23

原題:Scientific consensus on great quake came too late

(中國地震局地球物理研究所 左玉玲 譯)

(譯者電子信箱,左玉玲:yulingzuo@yahoo.com.cn)

P315;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.05.001

2011-04-21。