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地震预报永远在路上

2018-12-27王瑞良

科学大众(中学) 2018年10期
关键词:云图光缆方法

王瑞良

2018年8月5日,印度尼西亚龙目岛发生里氏7.0级强震,造成数百人死亡,超过16万人无家可归。印度尼西亚地处环太平洋地震带,每年发生大小地震数千次。而在此次强震前后,龙目岛的小地震一直不断。

面对地震预报这一公认的世界难题,目前在地震学界存在两种截然对立的观点:一种是地震不可知论,认为在人类对地球内部知之甚少的情况下,预报地震是不可能的;另一种观点则认为,地震是一种自然现象,与世上万事万物都有规律可循一样,地震预报也不例外,中、长期预报自不必说,即使是短、临预报也并非没有可能。

在科研生产实践中,各国科学家正在积极研究、探索地震预报这一难题,并不断地有所发现、有所发明、有所创造、有所前进。

通过海底光缆研究地震

英国、意大利和马耳他的研究人员最近找到一种新方法,可以把已经铺设在海底的光纤电缆当成地震探测仪。他们指出,全球洋底分布着大约100万千米的光缆,它们不仅承担着互联网传输和电信业务,而且可以用来探测地震。地球表面的70%都被水覆盖着,这意味着目前只有极少的地震活动得到记录,大片地域的情况则不甚了然。如果能把全球绝大部分海底光缆用来检测地震,将会为认识地球的地震活动规律提供一种全新的视角。

研究人员曾对英国的一条海底光缆进行测试。他们注意到信号传递速度的一次轻微衰减,并查出这是由微小的震动引起的。后来他们发现,是一场遥远地震造成了这些震动,从而激发了把海底光缆作为地震探测器的灵感。

研究人员用一些海底光缆和地下光缆对上述想法进行检验,发现现有光缆可以作为地震探测器使用。他们还发现,光缆的这一用途不会干扰正常服务,而且无需对光缆进行大的改动,只需要在光缆两端接入相关仪器即可,这种仪器将是专门的激光探测器,可以用来持续监测信号。

研究人员相信,如果有足够的海底光缆被用于探测地震,那么他们就可以获得各种前所未见的信息——比如,用来预测海啸的信息,或是可以更好地了解与板块运动、火山活动相关的全球地震活动的信息。

利用地下云图来预报地震

今年5月份,成都高新减灾所宣布,将利用现代高新技术,在四川和云南两地建设一套地下云图网,该网可用监测到的地理数据,生成一幅幅地下云图,再通过人工或自动分析研判,让它能像气象预报一样,看图说话,预报地震。

地下云图的工作原理类似于气象云图,是在地表安装传感器,通过物理方法对地下8—20千米的应力、能量等进行动态监测,生成一幅幅能识别地下应力和能量的动态演化图,借以掌握地球内部地质活动的规律。

传统的地震预报方法存在着许多局限性:其一是大多凭借历史经验,根据以往地震发生的规律,对可能发生地震的几率进行分析研判,但是对于一些史无前例的大震,这种方法就不适用;其二是利用物理关系不明的一些生活现象,例如动物的异常表现(鸡飞狗跳、老鼠搬家之类)等来预报地震,但是其他一些因素也会引起动物行动异常,所以这种方法只能作为参考而不能作为依据;其三是利用物理关系太间接的一些物理量,例如地下水位、水温等来研判地震,也很不可靠。上述这些方法都没有足够的科学依据,因此成功的可能性极低,即使成功一两次,也带有极大的偶然性。

与传统方法相比,利用地下云图来预报地震则有很大的优越性。它是用地下应力、地下能量等与地震发生的地区、地震震级有直接关系的物理量来预报地震,类似气象专家通过天气云图预报天气,医生通过CT、X射线片子确诊疾病。因而它所获得的数据一般都有科学依据,是预报地震的一把可靠的钥匙。

给地震波找一个释放的去处

尽管科学技术的发展一日千里、硕果累累,但是面对地震预报这道难题,似乎并没有一个有效的解决办法。能否换一种思维方法来考虑问题,即用一种成本较低、简便易行的方法来减轻地震给人类带来的危害呢?

众所周知,所谓地震,是由于地球板块相互之间挤压碰撞而造成的一种地面震动,这种震动会以地震波的形式释放出一种巨大的能量。地震波又分为横波和纵波,当二者在地表混合形成混合波即“面波”时,破坏性最强。研究发现,地震波之所以会成为面波,是因为在它形成之后,在地球内部找不到一个安身之处,于是便横冲直撞来到地面,造成极大的破坏。

有鉴于此,科学家提出了“给地震波找一个释放空间”的思路,即在地面的相关位置钻孔(打井)。经过模拟计算,这些孔洞的直径应为0.3米,间距应为1.73米,深度为5米左右。它們如同在“视觉隐形”时给物体穿上的特殊“隐形衣”,在地震波袭来时,让地震波“看”不到地面的物体,因而也就不能对其造成破坏。在法国阿尔卑斯山区进行的两次人工诱发地震的试验中发现,这些孔洞能让80%以上的面波消失得无影无踪。

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