2020年全球地震灾害概要*
2021-08-07钱庚冯蔚
钱 庚 冯 蔚
1)中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室),武汉 430071
2)湖北省地震局,武汉 430071
3)中国地震局地震预测研究所,北京 100036
引言
地震是造成破坏最严重的自然灾害之一,20 世纪地震造成的死亡人数年均达1.2 万。公元前780 年周朝便有一次陕西岐山地区的可靠大震记录,致使川竭山崩人亡;《明史》记载1556 年陕西华县曾发生8 级以上强震,造成83 万余人死亡的惨剧。大量史书记载了古人对地震的敬畏之心,随着1875 年世界第一台地震仪研制成功后,地震模拟记录代替了现象描述。我国在“九五”期间对地震仪进行了数字化观测改造,从此对于全球地震的监测与跟踪工作进入了快速发展阶段。21 世纪开始我国经济飞速发展且人口日益增多,为及时深入地了解全球地震灾害的信息、积累地震防御与救援经验,除日常的地震监测及震情跟踪外,每年还对全球灾害性地震概况进行收集整理和经验总结工作。地震基本信息主要来自中国地震台网中心(CENC)和美国地质勘探局(USGS)发布的正式定位结果,震情信息利用多种渠道进行收集,主要包括地震当地官方网站发布的灾害情况、主流媒体的报道和现场直播、视频、图片等。结合历年全球地震灾害资料,本文对2020 年的全球地震灾害进行了总结和对比,对造成伤亡的地震事件做出了描述及特征分析,归纳了造成人员伤亡的主要原因,绘制了近20 年灾害地震频度与人员伤亡变化曲线和2020 年全球灾害地震分布情况,并在预防、监测、救援等方面提出了减轻灾害损失的可行建议和措施。
1 2020年全球地震活动性
根据CENC(http://news.ceic.ac.cn/)和USGS(https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/)正式公布的地震目录,2020 年全球共发生6 级以上地震121 次,其中6.0≤M≤6.9 地震112 次,7.0≤M≤7.9 地震9 次,未发生8.0 级以上地震。与20 世纪下半叶相比[1],2020 年的地震频次大幅减少。据统计,21 世纪以来近20 年的全球年均地震频次6.0≤M≤6.9 地震138.9 次,7.0≤M≤7.9 地震14.0 次,M≥8.0 地震1.2 次[2-20]。2020 年全球地震活动与本世纪的平均水平相比偏弱,尤其是7 级以上地震发生率大幅降低,本年全球地震活动性呈现减弱趋势。
根据古登堡所提出的能量计算公式[1]:
其中M为地震震级,Erg 为该地震所释放的能量。利用2020 年全部M≥6.0 地震进行估算,本年度全球释放的地震波总能量约为9.78×1016J,低于20 世纪百年期间约(2.9—4.2)×1017J 的平均值,与近10 年的年平均值6.25×1017J 相比,也是大幅减小[11-20]。
2 2020年地震灾情概况
据多方统计与确认,2020 年全球灾害地震共有16 次造成人员死亡,频次与近10 年(2010—2019 年灾害地震年平均18 次[11-20])相比基本持平。2020 年全球地震灾害共造成205 人死亡(死亡人数为本世纪以来最低),超过3 375 人受伤,其中死亡人数少于10 人的地震有12 次,死亡人数在10 人以上的地震有4 次,死亡人数最多的是2020 年10 月30 日希腊爱琴海7.0 级地震的119 人。据统计,20 世纪地震造成年均死亡人数约1.2 万人[1],近10 年地震造成年平均死亡人数约3.5 万人,与以往相比,2020 年因地震死亡的人数大幅度减少。
为直观体现本世纪前20 年全球灾害地震的特征,图1 绘制了2001—2020 年出现死亡的灾害地震频度与伤亡变化曲线,可以看出近20 年灾害地震频度总体呈现上升趋势,2020 年发生16 次灾害地震,频度较上年同比大幅减弱,略低于近20 年的平均水平(19.55 次);近20 年灾害地震造成的死亡人数总体呈现减弱趋势,2020 年全球灾害地震共造成205 人死亡,较上年有所减少,远低于近20 年的平均水平(4.3 万);近20 年灾害地震造成的受伤人数总体呈现减弱趋势,2020 年全球灾害地震共造成3 375 人受伤,较上年大幅减少,且远远低于近20 年的平均水平(10.2 万)。
图1 2001—2020 年灾害地震频次及伤亡人数统计图Fig.1 Statistics of disaster earthquake frequency and casualties between 2001 and 2020
在本世纪的20 年中,近10 年与前10 年相比,灾害地震频度有所升高,但伤亡人数大幅降低(近10 年均低于本世纪20 年的平均值),减少近2 个数量级。这种灾害地震增多但伤亡减少的现象主要是未发生大规模次生灾害,但也表现出全球的震害防御与抗震救灾能力在大幅提升,其中2020 年伤亡情况为本世纪最低,且连续两年死亡人数低于300 人。
2020 年全球共发生35 次造成人员伤亡的地震,其中出现人员死亡的灾害地震16 次,2020 年全球灾害地震分布如图2 所示,灾害地震主要发生在欧亚地震带上,少数零散分布于环太平洋地震带上。据统计,2020 年63%的灾害地震集中于35°N±11°地区,死亡人数占比达96%,并且4 次死亡人数超过10 人的地震均位于该区域内,因此2020 年灾害地震符合瑞典地震学家马尔库斯·巴特的理论,即灾害地震主要沿“地球脐带”分布[21]。2020 年灾害地震多发生于北半球,并且分布上具有较明显的线性特征,这种线性特征在欧亚地震带上尤为突出,且伤亡较大的地震集中发生于地中海沿岸国家。
图2 2020 年全球灾害地震分布图Fig.2 The distribution of the hazard earthquake in 2020
2020 年造成人员伤亡相对较多的地震有4 次:即2020 年1 月24 日土耳其M6.7 地震,造成41 人死亡,1 631 人受伤;2020 年2 月23 日伊朗M5.8 地震,造成10 人死亡,141 人受伤;2020 年6 月23 日墨西哥M7.4 地震,造成10 人死亡,23 人受伤;2020 年10 月30 日希腊M7.0 地震,造成119 人死亡,1 053人受伤。2020 年重大地震灾害位置发生转移,发生在地中海地区的灾害地震,共造成181 人死亡,占总死亡人数的88%,印尼地区仅3 人死亡,与往年相比大幅减少。
3 2020年重大地震灾害概要
经统计,2020 年全球地震共有35 次造成人员伤亡,其中16 次地震中导致了人员死亡,表1 为有人员死亡的灾害地震基本信息及灾情概况。
表1 2020 年全球有人员死亡的灾害地震一览Table 1 List of global earthquake disasters with death in 2020
3.1 土耳其6.7 级地震
当地时间2020 年1 月24 日20 时55 分54 秒,土耳其发生6.7 级地震,震中位于土耳其东部埃拉泽以南40 km 处的梅兹拉市,震源深度10 km。主震发生后,又发生400 多次余震,其中4 级以上余震13 次,震级最高5.4。震中强烈的震感使得屋内家具倾倒,逃亡的居民跌倒,地震产生大范围破坏,导致30 栋建筑物倒塌,81 栋严重受损,53 栋部分受损,数十人被碎石所埋,并引发火灾和电力中断,对生产生活造成严重影响。本次地震共造成41 人死亡,1 631 人受伤,其中45 人从废墟中获救,受灾最严重的埃拉泽省有37 人死亡,邻近的马拉蒂亚省有4 人死亡。
从地震地质角度而言,土耳其位于活动性很高的东和北安纳托利亚断层带上,地震频繁发生。本次地震是由东安纳托利亚断层带(EAFZ)引发的,该断层带从土耳其东部高地延伸到地中海约650 km,并进一步向南转向,与分隔非洲和阿拉伯板块的大裂谷系北端交汇[22]。北安纳托利亚断层带(NAFZ)位于安纳托利亚板块和欧亚板块的交汇处,具有极大的破坏性,历史上曾发生过毁灭性的地震,1999 年8 月17 日,土耳其马尔马拉地区发生7.4 级地震,震中位于博斯普鲁斯海峡东南约75 km,造成17 000 多人死亡,43 000 多人受伤。
3.2 伊朗5.8 级地震
当地时间2020 年2 月23 日9 时23 分30 秒,伊朗发生5.8 级地震,震中位于伊朗西北部西阿塞拜疆省的戈图尔地区,震源深度10 km。主震发生后,又发生350 多次余震,震级最高4.0。本次地震造成了西阿塞拜疆省农村多处房屋受损,受灾最严重的为邻国土耳其东部凡省,导致1 066 栋建筑物倒塌,254 栋房屋和297 座谷仓遭到破坏,部分房屋外墙破碎开裂,金属屋顶坍塌,电线扭曲变形。本次地震共造成10 人死亡,141 人受伤。在土伊边境地区,13 个村庄的建筑均为土坯房,不具备抗震设防能力的房屋在地震中全部倒塌,是造成本次地震人员伤亡的主要原因。
从地震地质角度而言,伊朗处于欧亚地震带上,纵横交错的断层使伊朗成为最容易发生地震的国家,也是受地震灾害影响较为严重的国家之一。本次地震是继上月埃拉泽地震造成41 人死亡后,附近发生的又一次灾害地震。缘于阿拉伯板块向欧亚板块汇聚运动的效应,形成了扎格罗斯褶皱带,使伊朗的地震活动频繁发生。伊朗的地震活动以西南部和东南部最为频繁,占总量的70%以上。据统计,20 世纪以来,伊朗境内共发生7 级以上强震20 余次,1990年6 月21 日伊朗吉兰和赞詹两省发生7.9 级地震,导致约5 万人死亡。
3.3 墨西哥7.4 级地震
当地时间2020 年6 月23 日10 时29 分12 秒,墨西哥发生7.4 级地震,地震发生在墨西哥南部瓦哈卡州海岸克鲁塞塔东南23 km 处,震源深度20 km。主震发生后,又记录到653 次余震,最大震级4.9。墨西哥有12 个州受到地震影响,瓦哈卡州多处住宅、市场、学校、机场和医院等设施不同程度受损,一处炼油厂发生火灾。墨西哥城的震感强烈,但只造成轻微破坏,一些道路坍塌以及部分医院受到影响,30 栋建筑物受到轻微损坏,多地发生暂时停电现象。本次地震共造成10 人死亡,23 人受伤,死亡主要原因是建筑坍塌、山体滑坡和居民从建筑高处跌落。
从地震地质角度而言,墨西哥位于环太平洋地震带东部,恰位于北美板块、太平洋板块和科科斯板块交界处,其沿岸地区为科科斯板块向北美板块的俯冲带,每当板块发生摩擦或者碰撞就会发生地震,瓦哈卡则是墨西哥地震活动最频繁的州之一,约25%的地震集中发生于此。墨西哥的强震大多发生在太平洋板块和北美板块交界附近,属于板块间逆冲地震,1985 年9 月19 日墨西哥西南海岸发生8.1级强震,墨西哥城30%的建筑瞬间损毁,导致7 000多人死亡,因此,这些地区建筑的抗震能力是地震防御的关键因素。
3.4 希腊7.0 级地震
当地时间2020 年10 月30 日14 时51 分21 秒,希腊发生7.0 级地震,地震发生在爱琴海海域希腊东南部佐泽卡尼索斯群岛,震源深度20 km。主震发生后,爱琴海海域记录到上百次余震,最大震级5.1。地震震感强烈,希腊和土耳其两国遭受重击,建筑轰然倒塌,市区被夷为平地,民众被压在废墟巨石之下。本次地震受影响最大的是土耳其伊兹密尔省,家具和物品被震落,大约有20 栋建筑倒塌,6 栋损毁,1 座教堂部分倒塌,1 座桥梁也发生倒塌。本次地震共造成119 人死亡,1 053 人受伤,地震引发小型海啸,海水倒灌入伊兹密尔滨海小镇瑟阿哲克的街道之中。
从地震地质角度而言,希腊位于地震最活跃的欧亚地震带上,被许多断层所横穿。爱琴海周边地区位于非洲板块、亚欧板块和印度洋板块3 大板块的交界处,非洲板块和亚欧板块在地中海地区碰撞挤压,是消亡边界,非洲板块和印度洋板块在红海及约旦裂谷一带张裂分离,是生长边界。由于亚欧板块和非洲板块的碰撞挤压,使地中海的面积不断地缩小,板块碰撞导致的能量集聚,使得地中海周边地区成为世界上地震最多发的区域之一。1999 年,希腊和土耳其交界附近连续发生两次7 级以上强震,造成1.8 万人死亡。
4 2020年全球地震灾害主要特征
(1)地震活动弱,伤亡程度低。2020 年全球6.0级以上地震频度远低于历年平均水平,尤其仅发生9 次7.0 级以上地震,频次较以往大大降低。本年度共发生35 次造成了人员伤亡的灾害地震,其中有16 次灾害地震出现了人员死亡,共造成205 人死亡,超过3 375 人受伤,灾害地震频次与近10 年平均水平基本持平,伤亡情况远低于历年平均水平。因此,2020 年地震活动性弱,灾害地震表现为频度低、总体伤亡小,大灾集中等特征。
(2)灾害地震沿“地球脐带”分布,震中线性特征明显。2020 年全球灾害地震多发生于北半球,分布依然集中,其中造成人员伤亡的地震主要分布于35°N±11°地区,该区域集中了96%的死亡人数,即灾害地震主要沿“地球脐带”分布;环太平洋地震带上发生的灾害地震呈现零星分布,非洲大陆及高纬度地区发生人员伤亡的地震频度较弱。2020 年灾害地震主要集中在欧亚地震带上的地中海沿岸国家,分布上呈现明显近东西走向的线性特征。
(3)重大震害位置转变,地中海沿岸损失巨大。欧亚地震带上成为2020 年地震频度与伤亡最为严重的地区,2020 年共有9 次出现人员死亡的灾害地震发生于欧亚地震带上,死亡人数占比超过90%;印尼地区的地震灾害较往年大幅减弱,2020 年仅造成3 人死亡,百余人受伤。2020 年重大地震灾害位置发生变化,发生在地中海地区的灾害地震,共造成181 人死亡(占比88%),数千栋建筑倒塌,因此,地中海沿岸国家是未来地震防御的重点地区。
(4)地震死亡原因突出,次生灾害造成伤亡。房屋倒塌及山体滑坡是2020 年地震造成伤亡的主要原因,而较弱的次生灾害是本年未造成大规模人员死亡的重要原因之一。本年度发生的4 次伤亡较大的地震(死亡人数分别为41、10、10、119 人),主要是因为当地建筑抗震设防能力差、地震发生时房屋倒塌造成大量身亡;本年度希腊7.0 级地震中,很多建筑在地震发生时快速整体倒塌,伴随海水倒灌形成了小型海啸,共造成了119 人死亡。
5 有效应对地震灾害的建议与措施
(1)提高建筑抗震能力,严格符合设防标准。2020年的土耳其6.7 级和希腊7.0 级地震共造成160 人死亡,2 684 人受伤,多数遇难者因房屋倒塌而死亡。这两次地震震中很多高层建筑由于抗震设防能力差,在强烈的震动中快速倒塌,未有时间给予居民逃跑而造成大量伤亡,因此。房屋抗倒塌是减少伤亡的必要措施,未达到抗震设防标准的建筑是造成地震重大伤亡的主要原因。房屋的主体构架完整性是地震中安全防护与逃生的重要保障,要避免建筑物快速整体倒塌造成重大的伤亡,尤其是在地震多发的地区,房屋的抗震能力必须严格达到当地的设防烈度并定期检查,严守地震中人身安全的首道防线。
(2)严防海啸等次生灾害,避免造成重大伤亡。2020 年爱琴海7.0 级地震引发小型海啸及山体滑坡,共造成119 人死亡,导致了本年规模最大的人员死亡事件。历年引发巨大伤亡的地震主要由大型海啸和疾病等次生灾害造成,如2004 年印度洋地震海啸造成约30 万人死亡,地震引发的特大海啸传播速度可达数百米每秒,导致大量游客和当地居民身亡;2011 年日本9.0 级地震造成当地生态环境受到极大影响,致使当地承受核辐射的长期危害,2021 年初当地又发生7.0 级强震,再一次敲响了警钟。因此,沿海地区应继续加强海啸预警及预防能力,地震多发区要做好震后的预防工作,避免次生灾害造成巨大伤亡。
(3)提高地震监测预报质量,加快预警工程的建设。地震的预测预报是世界性难题,在科学研究逐步推进的前提下,当前应做好地震监测任务,确保各测震及前兆数据的观测质量和准确性,逐渐扩大台网建设密度,并在现有前兆异常方法下加密震情跟踪,结合宏观异常报告做好地震安全保障工作;同时,建立预警工程可以在地震发生后,迅速做出反应并提供警报,给予民众数秒至数十秒的逃离时间,可大幅度减少人员伤亡,近几年我国的预警工程也得到快速发展。因此,国际各国应加快建立和完善地震预警工程,结合地震监测预报科学研究的逐渐深入,不断减少甚至消除地震造成的人员伤亡。
(4)加强地震中逃生、自救及互救的能力。地震发生时,首要任务是逃生,尤其是高层建筑中的逃生能力是减少伤亡的重要措施,熟悉紧急逃生通道及逃生设备的使用也是减轻伤亡的必要能力之一。对地震基本知识的宣讲要准确且广泛,严厉打击非法宣传及地震预测谣言,做到讲科学不偏信,做好社会宣传及普法工作;对于专业救援人员,要做好指引及疏导工作,避免因恐慌而造成的非必要伤亡和损失;山体滑坡也是地震中人员死亡的重要原因之一,尤其是欧亚地震带上的多山国家因巨石伤亡事件多发,因此,加强户外避险和逃生能力的培训也是必要的任务。