充分发挥地震科研成果的效能＊

Hiroo Kanamori

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

充分发挥地震科研成果的效能＊

Hiroo Kanamori

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

一年前，一次毁灭性海啸淹没了日本东北部海岸的大片区域，造成灾难性后果。既然精确的短期地震预测仍属难题——至少目前如此，那么需要考虑的问题就是，我们能够做些什么来减轻地震造成的损失。

2011年东日本9级地震清楚地表明，地震学家可以迅速、定量地确定地震期间究竟发生了什么，从而降低地震灾害的影响及人员损失。但这方面仍有很大的改进余地。国家之间依然没有完全实现实时数据共享，一些监测系统仍然没有被充分利用。在鼓励地震科研成果的实际应用方面，也还有许多工作要做。目前，学术研究与减灾现实之间横亘着一条巨大的鸿沟。

有了过去30年间建起的广泛的全球地震观测网，美国地质调查局国家地震信息中心（USGS／NEIC）才能一刻不停地对全世界的地震活动进行实时监测。东日本大地震发生约20分钟至1小时后，NEIC就确定了其震中位置，并确定其震级为9级左右，断层机制为典型的俯冲带型大地震［1］。这一信息对于提醒人们做好紧急救援准备极其重要。如此快速地确定地震信息，只是在最近才得以实现；2004年的时候，发布类似预警需要几个小时，甚至好几天的时间［1］。

如果能够确定得再迅速一些，例如在地震发生后几分钟之内就把信息都确定下来，那么就可以对当地的预警产生重大影响。东日本大地震发生的3分钟之内，日本气象厅（JMA）系统提供的初始估算震级为7.9级。据此，JMA向宫城县沿岸发布了6m的海啸预警，向邻近的岩手和福岛两县发布了3m的海啸预警。很难确定这种迅速预警具体拯救了多少生命——可能成千上万［2］。遗憾的是，在海啸防护堤高达10m的岩手县，一些居民认为低于3m的海啸不会对他们形成威胁，因而没有立即采取行动。最终的结果是，海啸越过了多数防护堤。

需要改进的地方

仅利用现有的技术，预报人员就可以提高预警质量。关键是，快速海啸预警系统需要有短距离、高质量的数据可用，还需要有一套可以确定震级和断层机制的方法。后者需要利用短周期地震波信息，对于大地震而言，还需要利用长周期地震波信息。JMA拥有高质量的数据，但迄今仍没有一套最佳方法可以实施：其目前的系统仅利用短周期信息，这直接导致了最初东日本大地震震级的低估。自2008年以来，该机构就在测试一个更好的离线系统，但仍未付诸实践。相比之下，NEIC有一套很好的方法，但却无法得到当地的完整的实时数据。虽然日本遍布着可用于海啸预警的数百台宽频带地震仪，但NEIC只能获得其很小的一部分实时数据。全世界向NEIC传送实时数据的台站数量已经从2004年的350个增加到2011年的1183个（据文献［1］）。这一趋势有望得以继续。

最理想的是，NEIC和JMA都对各自存在不足之处的系统进行改进，这样一来，我们就可以拥有适当的后备系统，用来核实正在发生的地震影响力将会有多大。这一点非常重要，尤其是当一个国家的运行中心因正在遭受一场自然灾害而无法正常工作时。

除了地震数据外，现在还有高速率GPS数据可用，这些数据能够显示大的地面运动的尺度。一些研究小组正在研发将GPS实时数据用于快速预警的新方法。有了这些方法，我们除了可以估算震级以外，还可以估算断层规模，并由此提供更好的海啸预警。例如在日本，这套方法仅需几分钟的时间就可以提供精确的预警。

因此，国际间地震数据和GPS数据的实时交流对于更加迅速、可靠、稳健的预警而言至关重要。

日本还有一个全国性的地震预警（日本称“紧急地震速报”——译者注）系统，通过探测晃动的第一波信号，该系统可给出1～30秒的预警时间（而海啸的预警时间为5～30分钟）。它是在东日本大地震期间成功布设的，但由于当时的破裂过程极其复杂，再加上还有许多余震，所以系统陷入混乱，并被迫暂时关闭。

此类预警在实际中最有效的应用就是将其与工程系统配合起来使用，例如与日本的高速火车联系起来，由此，在强烈晃动事件发生时，这些系统就会自动关闭。当东日本大地震发生时，约有24列火车正在受地震影响区域运行，一些列车的时速甚至超过200km。这些列车几秒钟之内就采取了紧急制动，所有的列车都停了下来，没有一列脱轨或遭受严重损害，也没有人员重伤或死亡。这种自动系统目前一些私营公司正在使用。

地震学家应该与工程师密切合作，使这些系统及类似系统发挥出最大效能，这一点十分必要。地震学家提出了许多学术理论和方法，其价值对于实业而言可能并不是那么显而易见，而且使这些理论方法更好地应用于实际之中的经济激励措施也很少。相比之下，在材料和生物医学方面，学术界研发的好产品更容易得到实业界的青睐，因为它们可以被开发成盈利产品。所以说，重要的是地震学家和地球物理学家应发挥更加积极的作用，促进学科与学科之间以及学科与实业之间的互动与合作。

同样，培养优秀的人力资源也非常重要。从东日本大地震中吸取的一个教训是，大自然的行为方式有时与我们的假想相悖。因此，我们要培养出能够挑战传统观点（例如在大地震发生的地点问题上）、头脑灵活、具有创新精神的理科学生，不要让他们等到一场灾难发生之后再被迫反思。随着许多科研项目越来越大，年轻的科学家往往被高深的技术问题所困。我们要鼓励他们后退一步，放大视野，不要年纪轻轻的就过分专一或固守传统的思维方式。

译自：Nature，8March 2012，Vol.483：147-148

原题：Putting seismic research to most effective use

（中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译）

（译者电子信箱，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。