一场灾难 一次预警——但这又意味着什么?*

Dennis Normile，Richard A Kerr

2011年3月11日东日本大地震对地震学家的震动绝不亚于对日本疆土的震动。此次地震以前，历史记录与仪器观测描绘出的是一幅频繁但尚可忍受的地震活动画面。那里，近海断层段上7.5级左右地震的复发期为30到40年。据此推测，更多如此规模的地震已经蓄势待发。

然而，当时也有迹象表明即将发生的情况可能比推测的还要糟糕。地震前在沿海地区进行挖掘调研的地质学家发现了由公元869年的海啸形成的冲向内陆3～4 km的一个薄砂层。他们推断一次8.4级地震引发了那次海啸。但在最初发现那一薄砂层过去了10年之后，评估该区地震风险的研究人员才开始认真考虑比地震记录中任何事件都要大得多的、时间间隔很长的地震可能会袭击沿海地区。

日本是世界上监测最为严密的地区，但其自我夸耀的地球物理网络却未能对即将到来的灾难给出明确预警。仪器只探测到了可能会在一次地震中释放的地壳应力缓慢积累的极其细微的迹象。事后看来，那也可以理解:毕竟即将为9.0级(M9)地震提供动力的累积应变的断层段位于海上150 km处，这实际上是陆地仪器所鞭长莫及的。

火焰长明不熄。2011年8月11日，纪念日本3·11大地震及海啸罹难者的灯笼漂浮在福岛县南相马市(Minami-Soma)的一条河流上

那场未能预见的大灾难不禁使每个人——包括地震学家——都感到疑惑:下一次袭击将来自何方。一些地震学家将目光聚焦于南边的一个断层段上，这一断层段离东京较近，而且由于3·11地震的缘故目前正处于高应力状态。日本的长期历史记录没有显示该区曾有地震发生，而且那里也没有开展海上监测工作。

的确，在2011年11月的时候，日本官方的一个地震评估委员会宣称，他们预计未来30年内沿那一断层段发生一次M9地震的几率为30%。这是该委员会第一次承认日本附近有发生M9地震的可能性，但仍有一些地震学家对于给预测的地震指定百分比的精确性及实用性持怀疑态度。该断层段比引发东日本大地震的断层段离海岸更近，这一点着实令人担忧。那就意味着对建筑物和桥梁的摇晃将会更加剧烈，而逃离海啸的时间却会变得更短。

从长远看，令地震学家感到疑惑不解的是，这种大型逆冲区地震将来还会袭击别的什么地方。骤然兴起的古海啸学研究有可能提供某些线索。地质学家认识到埋藏砂层是由古海啸留下的，从而为研究昔日的构造活动开启了一个新的窗口。在日本，从前人们以为砂层的范围与波浪向内陆行进的规模是一致的，但通过将2011年3月份海啸留下的沉积与公元869年留下的沉积进行比较，科学家们开始意识到二者未必相同。3月份海啸后对仙台平原进行的考察表明，沙土延伸的距离仅为海浪拍打海岸距离的62%。这意味着公元869年海啸的规模以及引发那次海啸的地震规模都被严重低估了。

虽然震级很大，但3·11地震的震源离岸边很远，因此给陆地上建筑造成的破坏小得令人感到意外。按照严格标准建造的楼房及桥梁一般都经受住了摇晃，而此时室内人员或物品却被震得翻来覆去。位于仙台的东北大学(Tohoku University)的经验为我们提供了防备地震的一个很好的实例:该校化学系有意将门厅设为安全港，规定此处不能堆放化学制品、重物或障碍物。遵照灾难应急计划，当第一波震颤来袭时，研究人员迅速冲向门厅并在那里等候，而此时，通风橱、空调和化学制品像骤雨般砸在实验室的长凳上。该大学仙台主校区的建筑虽有几座受到损害，但没有一座垮塌。地震后，研究工作很快恢复。

但是，正如整个地区的情况一样，造成损失的是海啸。海边城镇女川(Onagawa)有80%的建筑或被海啸冲走，或已无法再用，其中就包括东北海洋科学实验室的两座大楼。几十年的菌种保藏和(该中心内备份的)研究资料瞬间化为乌有。

事实证明，福岛第一核电站的多重备用安全系统根本不是海浪的对手，所以海啸也冲走了日本对于核动力的信任。由堆芯熔化和氢气爆炸引起的辐射物大量释放迫使超过10万居民撤离，并需要成千上万的应急人员参与控制已经损坏的核反应堆的英雄行为。

放射性沉降物飘落到了东京，同时也对东京产生了象征性影响。日本正重新考虑其以核为中心的能源政策及其对一些研究项目的承诺，这些项目包括位于日本的文殊(Monju)快中子增殖反应堆以及目前正在法国建造的ITER国际热核聚变反应堆。

此次灾难也暴露出社会中存在的另一条断层线:公众与科学界之间的断层线。由于未能在灾难之前和灾难最严重的时刻为决策者和公众提供他们所需要的和想要的建议，科学家们感到痛苦不堪。日本的科学家目前正反复思量如何才能弥合这条鸿沟。