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[科普知识] (转个老文章)地震是可以预测的吗?

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  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-10-30 18:27
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    [LV.3]辟谷

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    楼主
    发表于 2013-4-29 07:37:49 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    本帖最后由 木不铎 于 2013-4-30 18:44 编辑 " ^! R- m3 N# N, T) s
    , T5 V0 R$ p& j" J( q6 e: c
         每回一发生地震,就蹦出一堆儿神棍,就连蛤蟆出行,屁股后面也跟一拨儿狗仔队。唉,转个旧帖子过来,7年前的。& P/ S  `2 y# e% v
    ===========================================================================
    % p7 n; T. q% F! i' Y
      A8 J- A  ?! t( g! ~/ ]  记得进P大读研的时候,头一年是基础课,整天都忙着在若干教学楼和食堂、图书馆以及46楼(某人笔下著名的47楼之隔壁)之间窜来窜去。那时候,海龟们还没有上岸,而俺们又正好碰上了文革贻害造成的断层,也就是老的退休了,年轻的还没有上来。头一年,大家都没有确定论文方向,平常功课之外,就是狂读中外文献和论文,每过上两、三周,开个小型学术会议,探讨一下自己的读书心得。
    / D* H; n+ r1 A1 c3 d- _
      D! S9 n; X+ D9 \& H  俺本科做毕业论文的时候,偷懒,攻的是最简单的重力学方向,所以对地震学不是很上心。来P大读书,胡乱翻书,走的也是简单路线,读的大都是绕开波动方程的所谓“地震预测”方面的文章。导师见状,提醒我说“那就是玩数字游戏,万不可耗费太多时间”,俺当时年轻,听之大不以为然,毕竟这么多国内期刊发表的论文都是相关文章,更何况“地震是可以预测的”是俺们敬爱的周总理说的。$ c1 U+ u8 N$ K$ P" X( I3 C. {
    3 S- S/ C" v. h0 }* L6 ?' [1 E
      这一读,就是差不多一年,记录了若干读书卡片,忽然有一种大彻大悟的感觉。地震的物理机制至今尚无定论,虽然有一个矩张量模型可以模拟地震发生时那一刻的过程,并得到相应的理论地震波形。可地震的孕育过程,至今为止还是一个迷,因为这涉及的过程实在是太复杂了,而这一过程正是地震预测的症结所在。3 S& d/ b0 Y- Y( r$ h% b- J0 s

    $ c& D! e: [$ k: @. U* H% {: y  天上的云的运动,大家肉眼就能观测到,一片乌云漂过来,大家都敢预测一把说“一会儿就得下雨”;再加上满天的气象卫星,把什么温度、气压、湿度等资料不断实时传来,再根据很多基于流体力学等现成公式,就能大致测算出天气的变化。可地底下到底是什么样子的?咱们总不可能把大地都给刨开吧?就算您能刨?这地壳下面可就是岩浆,您就不怕烧着您?
    + ?9 C# i8 h, z( j% T* m0 e  a. @1 n) e; y: P8 l
      相对于头顶的天空,我们对自己脚下的大地是无法直接观测的,绝大部分知识都是间接来源于地震波,少部分直接观测是钻探结果,但相对于地壳34公里的平均深度来说,决大多数钻井(主要是石油钻井)顶多也就三、四公里,最深的钻井是前苏联在科拉半岛打的,也只12262米(中国也在江苏东海打了一口5158米的探井)。仅仅凭这点有限的资料,要想了解地球特别是地壳的结构,那是根本不可能的。6 h3 b0 H: B( m7 g" u; {9 d
    2 ^- C! B# \: S
      既然不能从物理机制上对地震进行模拟和预测,那就把地震的发生当作一个时间序列来处理吧。这是另外一个思路,著名地震学家Beno Gutenberg和Charles Francis Richter提出了Gutenberg-Richter公式,即地震发生的频率(N)与震级(M)的关系为log(N)=a-b*M,其中,a和b均为大于0的常数。这一公式说明,震级越大,地震发生的频率就越小。! H. D$ @( h& X( s

    : h$ A6 s; {" F( J, T  玩过数字的都明白,总是能找到各种各样的统计公式的,但这样的统计结果的指导意义往往有限。记得当年上统计课,开篇那数学老师就讲“There are three kinds of lies: lie, damn lie, and statistics.”。) V5 I; q- `$ L, G& L+ ^

    ) k1 o% h% }; m* D  当然,有人会说“时间序列总能找到个周期什么的吧?”。但地震孕育过程是一个强烈的非线性过程,根本没有固定的周期,更何况大的地震的所谓周期都是几百上千年的,而人类真正科学观测地震的历史不过一百余年。要想对一个时间序列信号进行周期预测,至少要观测两个周期以上,才能做出判断。, m/ M7 s$ n7 y1 ~/ B# `5 L

    # i" s) Y2 ]) |- l$ z  另外,如果要想预测地震,有三个要素必须明确,即:地点,时间和震级。如果你不知道地点,光说“明天要发生地震”,可到底是哪儿呢?是北京市还是爪哇岛?没有意义;同样,你光说“北京要发生地震”,可是什么时间呢?你说“明年”,可总不能让老百姓一年时间都提心吊胆过日子吧?还有震级,一般小地震(比如说矿山或者采石场爆破)震级非常小,对人们生活根本没什么影响,你总不能一天到晚发布这些所谓的地震信息吧?
    / n; D: R# O3 i  t- ~$ @% ?# `3 H( K8 {6 a9 j/ v" R& R( A4 Q
      有人会说“那海城地震怎么预测出了?”。是啊,这好比打靶,再臭的枪手,超着靶子打它100枪,也能蒙上1枪,可不能每次他一开枪,俺们就说“打中了,打中了”吧?那还让人活不活了?2 H- F( k- f8 r1 a0 K& P2 y, N

    5 f! A/ }: [* X5 s4 i4 U: p% l; S  “九一一”发生以后,曾有不少参议院抱怨说中情局早就有人报料可能会有恐怖袭击,可是什么“时间”,什么“地点”,什么“程度”,不清楚,而且这样的报料天天有,日日有,作为政府,它不可能也不能够天天发布恐怖袭击警报,估计那样美国经济早就崩溃了。0 O1 f% H- e7 y- m! R
    " x7 s2 e6 H1 J3 z+ E' _6 \
      地震发生前是否会有前兆呢?比如说半夜鸡飞狗跳?地下水位上升?: G4 C: A# r( c% j9 e) G
    3 V" |& f5 x' \4 e9 S" U: M8 Q* m
      在地震孕育的物理机制没有弄清之前,说什么“前兆”是非常不科学的。比如说你家隔壁老王家半夜鸡飞狗跳,那搞不好就是来了偷鸡贼。地下水位的变化,更是没谱,下上几天雨,水位自然上升,大旱数日,水位也会下降。至今为止,尚没有一种所谓的“地震前兆”是准确或10%以上对应出每一次地震的。从信号分析的角度说,就是背景噪声实在太大,远远强过信号本身,而这信号本身的规律又没有摸清,因此根本无法预测信号。
    & _- A5 J8 Z# X1 T* F3 |- {- y& U1 c/ C
      “地震预测”至少在目前来说,是根本不可能的。但随着人类观测手段的进步和地震资料的丰富和积累,也许将来能在一定程度上做出预测。  I. d8 T" S9 Z- t1 [

    4 o( Q1 o2 ~* H4 J  插个题外话,俺说“某某地明天不会发生地震”,呵呵,这也算是“地震预测”吗?有句话说“世上所有的争论都来自于定义的差别”。

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    到处停留的叶子 + 4 “世上所有的争论都来自于定义的差别”.

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  • TA的每日心情
    擦汗
    2020-3-23 00:29
  • 签到天数: 134 天

    [LV.7]分神

    沙发
    发表于 2013-4-29 08:17:26 | 只看该作者
    我不懂不敢乱说,不过,对最后一句话非常有同感。
    ; a/ \6 O- M8 A& l/ N0 {# ?5 f! n0 l% E# {6 g, w
    “世上所有的争论都来自于定义的差别”
    + W5 z( Q1 I5 d  `2 S6 M% `5 V7 d  ~
  • TA的每日心情
    无聊
    2016-3-30 10:54
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]炼气

    板凳
    发表于 2013-4-29 10:03:27 | 只看该作者
    这么说起来,地震局的意义何在呢?难道只是些官僚拍脑子的产物?

    点评

    就是如此。那个官僚是周恩来。  发表于 2013-4-29 11:10
  • TA的每日心情
    慵懒
    2020-10-30 18:27
  • 签到天数: 7 天

    [LV.3]辟谷

    地板
     楼主| 发表于 2013-4-29 15:28:43 | 只看该作者
    田做 发表于 2013-4-29 10:03 8 v4 k0 l) L5 x- b+ S8 ]* C
    这么说起来,地震局的意义何在呢?难道只是些官僚拍脑子的产物?
    & ^1 T) Q% }  s! f/ ~* P. b
    如文中的解释,地震和气象是两码事儿,但在很多人脑袋里,有个根深蒂固的推论----地震局就是预报地震的。这实在是差之毫厘,谬以千里。在现阶段,世界上没有任何一个国家,也没有任何一个科学家(民科除外)敢说自己能预测地震。地震局的主要任务是1)摸清全国的地震断裂分布情况(哪儿的地震危险性比较大,那儿的人们要注意,哪儿不会有地震,那儿的人们可以天天安心睡大觉),2)能为建筑工程提供重要的参考指标(建房子的时候,根据地震危险性评估指数,做好必要的防护),3)及时发布地震预警信息(地震发生后,准确测定震中位置,越快越好,尽可能减少损失,有助于救援行动的开展)。无数人的心血,不是一两句话就能抹杀的。这个世界上,指手画脚一通乱喷比踏踏实实干事情容易。按照某些人的逻辑,基础科学都不用搞了。

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    该用户从未签到

    5#
    发表于 2013-4-30 00:59:51 | 只看该作者
    本帖最后由 小刀 于 2013-4-30 01:06 编辑
    + B6 p# A0 L( M. w' q
    5 Y$ \8 x: B( }6 V9 _/ `5 y% D工程中绝大多数的非线性问题, 如流体力学,只有严格的边界条件下才有解析解。实际解决工程问题,要末线性化简化, 要末数值解,想预测像地震这末大的非线性系统,再过一百年也没戏。 现在的天气预报也谈不上真的预报, 只不过是雷达功率大, 看得远, 测测云的范围,速度和含水量, 按着经验模型算算而已,也就是一两天还靠谱,中长期天气预报还不是靠历史数据蒙的。除非巨型的热带风暴什么的, 范围大,靠卫星盯着, 也还是不知道他会在哪登陆, 只好广为告之, 大伙有备无患而已。
  • TA的每日心情
    奋斗
    2022-2-8 01:13
  • 签到天数: 171 天

    [LV.7]分神

    6#
    发表于 2013-4-30 05:13:16 | 只看该作者
    本帖最后由 不爱吱声 于 2013-4-29 15:15 编辑
    7 S# x$ I0 I, L( p7 U9 f) A' H/ y6 L) b3 D' X' q
    好科普
    * u/ d9 J3 ?5 z% g& E  ~% H+ c7 d2 U2 q+ v% B" Q
    只是”可以根据流体力学公式准确预测天气变化“这句不严谨。' @9 ]7 I$ i( y& a4 ?: J' u

    1 g. U9 s- T  F4 C4 o老兄搞地震波勘探的,有空给大家科普下吧?

    点评

    嗯,老久前的东西。那就改改吧。  发表于 2013-4-30 05:16

    该用户从未签到

    7#
    发表于 2013-4-30 06:12:26 | 只看该作者
    用两次事件来预测时间序列,这数据实在是太……太……太少了,而且这只是单因素,要是有多个因素,正交试验这么一排,从恐龙时代收集数据恐怕都不够,得从三叶虫时代开始收集数据才成。
  • TA的每日心情
    难过
    2017-7-3 15:36
  • 签到天数: 90 天

    [LV.6]出窍

    8#
    发表于 2013-4-30 09:33:21 | 只看该作者
    最深的钻井是前苏联在贝加尔湖的科拉半岛打的

    1 _! D) b# M6 m9 Q2 n% T7 q1 D. |4 m6 u/ g0 J3 i' c6 `' r
    抓个虫,科拉半岛不在贝加尔湖,在苏联(俄罗斯)最西北角,在北极圈,靠近北冰洋,巴伦支海和白海

    点评

    Thanks. You are right. The related link is http://en.wikipedia.org/wiki/Kola_Superdeep_Borehole  发表于 2013-4-30 18:45

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