Hiroo Kanamori

（California Institute of Technology in Pasadena，California 91125，USA）

充分發(fā)揮地震科研成果的效能＊

Hiroo Kanamori

（California Institute of Technology in Pasadena，California 91125，USA）

一年前，一次毀滅性海嘯淹沒了日本東北部海岸的大片區(qū)域，造成災(zāi)難性后果。既然精確的短期地震預(yù)測仍屬難題——至少目前如此，那么需要考慮的問題就是，我們能夠做些什么來減輕地震造成的損失。

2011年東日本9級地震清楚地表明，地震學家可以迅速、定量地確定地震期間究竟發(fā)生了什么，從而降低地震災(zāi)害的影響及人員損失。但這方面仍有很大的改進余地。國家之間依然沒有完全實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)共享，一些監(jiān)測系統(tǒng)仍然沒有被充分利用。在鼓勵地震科研成果的實際應(yīng)用方面，也還有許多工作要做。目前，學術(shù)研究與減災(zāi)現(xiàn)實之間橫亙著一條巨大的鴻溝。

有了過去30年間建起的廣泛的全球地震觀測網(wǎng)，美國地質(zhì)調(diào)查局國家地震信息中心（USGS／NEIC）才能一刻不停地對全世界的地震活動進行實時監(jiān)測。東日本大地震發(fā)生約20分鐘至1小時后，NEIC就確定了其震中位置，并確定其震級為9級左右，斷層機制為典型的俯沖帶型大地震［1］。這一信息對于提醒人們做好緊急救援準備極其重要。如此快速地確定地震信息，只是在最近才得以實現(xiàn)；2004年的時候，發(fā)布類似預(yù)警需要幾個小時，甚至好幾天的時間［1］。

如果能夠確定得再迅速一些，例如在地震發(fā)生后幾分鐘之內(nèi)就把信息都確定下來，那么就可以對當?shù)氐念A(yù)警產(chǎn)生重大影響。東日本大地震發(fā)生的3分鐘之內(nèi)，日本氣象廳（JMA）系統(tǒng)提供的初始估算震級為7.9級。據(jù)此，JMA向?qū)m城縣沿岸發(fā)布了6m的海嘯預(yù)警，向鄰近的巖手和福島兩縣發(fā)布了3m的海嘯預(yù)警。很難確定這種迅速預(yù)警具體拯救了多少生命——可能成千上萬［2］。遺憾的是，在海嘯防護堤高達10m的巖手縣，一些居民認為低于3m的海嘯不會對他們形成威脅，因而沒有立即采取行動。最終的結(jié)果是，海嘯越過了多數(shù)防護堤。

需要改進的地方

僅利用現(xiàn)有的技術(shù)，預(yù)報人員就可以提高預(yù)警質(zhì)量。關(guān)鍵是，快速海嘯預(yù)警系統(tǒng)需要有短距離、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)可用，還需要有一套可以確定震級和斷層機制的方法。后者需要利用短周期地震波信息，對于大地震而言，還需要利用長周期地震波信息。JMA擁有高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，但迄今仍沒有一套最佳方法可以實施：其目前的系統(tǒng)僅利用短周期信息，這直接導致了最初東日本大地震震級的低估。自2008年以來，該機構(gòu)就在測試一個更好的離線系統(tǒng)，但仍未付諸實踐。相比之下，NEIC有一套很好的方法，但卻無法得到當?shù)氐耐暾膶崟r數(shù)據(jù)。雖然日本遍布著可用于海嘯預(yù)警的數(shù)百臺寬頻帶地震儀，但NEIC只能獲得其很小的一部分實時數(shù)據(jù)。全世界向NEIC傳送實時數(shù)據(jù)的臺站數(shù)量已經(jīng)從2004年的350個增加到2011年的1183個（據(jù)文獻［1］）。這一趨勢有望得以繼續(xù)。

最理想的是，NEIC和JMA都對各自存在不足之處的系統(tǒng)進行改進，這樣一來，我們就可以擁有適當?shù)暮髠湎到y(tǒng)，用來核實正在發(fā)生的地震影響力將會有多大。這一點非常重要，尤其是當一個國家的運行中心因正在遭受一場自然災(zāi)害而無法正常工作時。

除了地震數(shù)據(jù)外，現(xiàn)在還有高速率GPS數(shù)據(jù)可用，這些數(shù)據(jù)能夠顯示大的地面運動的尺度。一些研究小組正在研發(fā)將GPS實時數(shù)據(jù)用于快速預(yù)警的新方法。有了這些方法，我們除了可以估算震級以外，還可以估算斷層規(guī)模，并由此提供更好的海嘯預(yù)警。例如在日本，這套方法僅需幾分鐘的時間就可以提供精確的預(yù)警。

因此，國際間地震數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)的實時交流對于更加迅速、可靠、穩(wěn)健的預(yù)警而言至關(guān)重要。

日本還有一個全國性的地震預(yù)警（日本稱“緊急地震速報”——譯者注）系統(tǒng)，通過探測晃動的第一波信號，該系統(tǒng)可給出1～30秒的預(yù)警時間（而海嘯的預(yù)警時間為5～30分鐘）。它是在東日本大地震期間成功布設(shè)的，但由于當時的破裂過程極其復(fù)雜，再加上還有許多余震，所以系統(tǒng)陷入混亂，并被迫暫時關(guān)閉。

此類預(yù)警在實際中最有效的應(yīng)用就是將其與工程系統(tǒng)配合起來使用，例如與日本的高速火車聯(lián)系起來，由此，在強烈晃動事件發(fā)生時，這些系統(tǒng)就會自動關(guān)閉。當東日本大地震發(fā)生時，約有24列火車正在受地震影響區(qū)域運行，一些列車的時速甚至超過200km。這些列車幾秒鐘之內(nèi)就采取了緊急制動，所有的列車都停了下來，沒有一列脫軌或遭受嚴重損害，也沒有人員重傷或死亡。這種自動系統(tǒng)目前一些私營公司正在使用。

地震學家應(yīng)該與工程師密切合作，使這些系統(tǒng)及類似系統(tǒng)發(fā)揮出最大效能，這一點十分必要。地震學家提出了許多學術(shù)理論和方法，其價值對于實業(yè)而言可能并不是那么顯而易見，而且使這些理論方法更好地應(yīng)用于實際之中的經(jīng)濟激勵措施也很少。相比之下，在材料和生物醫(yī)學方面，學術(shù)界研發(fā)的好產(chǎn)品更容易得到實業(yè)界的青睞，因為它們可以被開發(fā)成盈利產(chǎn)品。所以說，重要的是地震學家和地球物理學家應(yīng)發(fā)揮更加積極的作用，促進學科與學科之間以及學科與實業(yè)之間的互動與合作。

同樣，培養(yǎng)優(yōu)秀的人力資源也非常重要。從東日本大地震中吸取的一個教訓是，大自然的行為方式有時與我們的假想相悖。因此，我們要培養(yǎng)出能夠挑戰(zhàn)傳統(tǒng)觀點（例如在大地震發(fā)生的地點問題上）、頭腦靈活、具有創(chuàng)新精神的理科學生，不要讓他們等到一場災(zāi)難發(fā)生之后再被迫反思。隨著許多科研項目越來越大，年輕的科學家往往被高深的技術(shù)問題所困。我們要鼓勵他們后退一步，放大視野，不要年紀輕輕的就過分專一或固守傳統(tǒng)的思維方式。

譯自：Nature，8March 2012，Vol.483：147-148

原題：Putting seismic research to most effective use

（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）

［1］Gavin P H，Paul S E，Harley M B，et al.88hours：The U.S.Geological Survey National Earthquake Information Center response to the 11March 2011 MW9.0Tohoku earthquake.Seismol.Res.Lett.，2011，82：481-493

［2］Heki K.A tale of two earthquakes.Science，2011，332：1390-1391

P315；

D；

10.3969／j.issn.0235-4975.2012.04.001

2012-03-21。