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对地震预报的一点看法

2008/05/28 | 标签: | 1 评论 |

看到吾无五物写的“从天气预报到地震预报”的文章,想起周秀骥院士5月20日在中科院地学部举行的汶川地震院士座谈会上关于天气预报的精彩分析,这段时间又恰好聆听了陈颙院士对地震预报的见解,觉得比较这两种预报非常有意义,为了更好地理解地震预报所处的阶段,我们不妨回顾一下气象预报走过的路程。(根据陈颙院士的分析整理和扩展而成)

天气预报

17世纪以前,天气预报(这里指短期的气象预报)主要也是停留在观察天象(例如华北地区的“旱刮东风不雨,涝刮东风不晴”这个谚语)、物象(例如蚂蚁搬家,燕子低飞)的经验性预报阶段。

17世纪以后,温度表和气压表等气象观测仪器相继出现,气象台陆续建立(一开始是单台,后来发展为气象台网),人们开始根据气压、气温、风、云等要素的变化来预报天气。今天,天气预报已经走上了物理预报的道路,取得了很大的进步。在一些先进国家,24小时的降雨预报,可以给出某一地点降雨的时间和强度,除偶尔失误外,基本准确。这种进步,主要归功于两个方面的因素:

一,天气图。自从100多年前欧洲出现第一个气象观测台网,编制了第一张天气图开始,人类对于大气的观测就进入一个新的时代。利用天气云图,以及高压区不会下雨,低压区可能下雨等科学认识,天气预报进入了物理预报的时代。至今,全世界成千上万个气象台,每个台都可以得到实时的全球观测资料,对天气演变的分析也从二维发展到了三维(图1);

二,数值天气预报。20世纪50年代以来,动力气象学原理、数学物理方法、统计学方法等广泛地应用于天气预报。大气运动的规律(湍流除外)已基本清楚,大型计算机可以快速求解大气运动方程,进行数值预报。

天气预报的进展就建立在这些坚实的科学基础上面,尽管如此,目前的天气预报也难做到完全准确,好的预报也只能达到70%-80%的准确率。

图1 我国风云二号气象卫星发射回来的中国大陆的云层照片,正常的气象服务每个小时一张照片传回地面。(图片来源:中国气象局网)

地震的短期预报

地震的短期预报比天气预报困难要多得多,我认为主要的原因是现阶段还无法实时得到 “地下云图”。

虽然从20世纪60年代开始,美国率先建立了世界标准地震台网WWSSN,将单独的台站发展为台网,可以让全世界在最短的时间内获取地震的发震信息。但是地震台网主要得到的是震后(而非震前)的资料,没有大的天然地震,人们很难研究清楚地震的机制和原理,这可能也是地震研究的无奈;不巧的是天然地震发生的频率低(图2),发生的时间和震源位置不精确(定位精度存在较大误差),因此台网对地震的监测目前还属于“被动”阶段,利用天然地震很难得到精确的关于地下结构及其演化的“地下云图”。虽然石油勘探界可以利用4D地震获取地下油气的运移状态,但是探测区域及其有限,成本相当高,无法用于监测深达几十公里、上万平方公里区域的地下结构及其变化(天然地震震源深度通常为几十公里,而且和地震密切相关的活断层通常也有几百公里长)。

 

图2 中国≥6级地震震中分布(公元1949-2000年)(图片来源:人民教育出版社课程教材研究所.2004.普通高中课程标准实验教科书 地理 选修 5 自然灾害与防治[M].北京:人民教育出版社)

利用GPS或遥感得到的也只是地面(而非地下)的信息,很难据此准确推断地下结构。这也就是大家所说的“上天容易入地难”。经过长期的构造变迁,地下岩石中充满了各种尺度的断层、节理和褶皱,它的运动规律远比大气更为复杂。在不同的地理构造环境、不同的时间阶段,不同震级的地震都显示出相当复杂的孕律过程。也就是说地震预报的经验很难从这个地区“拷贝”到另一个地区。

地震的发生具有“成串性”。在一串地震中,震级最大的地震为主震,紧随主震且震级小于主震的地震都称作余震,主震之前发生的地震称为前震。对于有前震的大地震(如1975年海城地震),有一定的预报能力。而对于没有前震的大地震(如1976年的唐山地震以及这次汶川地震),预报则变得十分困难。全世界的统计资料表明,有前震的大地震占大地震总数的比例不到十分之一。

所以,目前还不能不用经验性的预报方法。经验性预报主要也是通过分析过去已发生的地震,寻找其中的统计规律,并用于预报以后的地震。但是用经验性方法预报地震比经验性预报天气还要难,主要是因为对于一个地区(特别是对于震中区域)来说,地震发生的重复性时间是很长的,几十年、几百年或者上千年都有可能,而进行科学研究的话,都有统计样本。地震的统计样本要比天气预报少得多。

正因为地震预报尚处在经验性预报这个阶段,就会伴随着两种特定的现象:

一、动物的异常行为、奇特天象等所谓地震的宏观前兆异常问题(图3)。从1966年邢台地震至今的40多年里,国内外许多人对此进行了生物学机理、生物特出感知功能、地磁场触发原理等研究。但是到目前为止,这些宏观异常都缺乏十分确凿的科学依据。从另外一个角度说,即便这些异常迹象可以作为预报地震的参数,地震监测人员也不能仅仅依靠某一个单独的异常事件做出地震预报,因为这种异常可能只对应极小的发震几率。一旦误报地震,损失往往同样惨重。

二、出现了一批基于经验性预报的业余预报员。他们的探索精神值得钦佩,他们的研究值得鼓励和支持,但是他们应该认识到经验性预报的局限性,应该认识到预报结果的社会性,肩负科学探索和社会责任,谦虚谨慎,积极加强与专业预报员的合作。

但是可以相信如果地震预报像天气预报一样,从经验性过渡到物理性预报,以上两种现象就会慢慢消失。

图3 地震前的动物异常。(图片来源:许根顺摄 《全国地震美术书法摄影展作品选》)

地震的长期预报

和短期地震预报不同,地震的长期预测是可以实现的,这主要基于地震学家对断层和地质构造的研究(图4)。地震的长期预报比气候预报(气象的长期预报)要强,这是因为大地震发生的地点一定与大的地质构造有关,一次8级大地震不会发生在像鄂尔多斯地台这样的稳定的地质单元。人类对于断层等地质构造的研究已经有几百年的历史,这些知识提供了地震长期预报的基础信息。而对于气候预报来说,明年多雨少雨,洪涝发生在何处,判断则很困难。

图4 中国主要构造分布略图(图片来源:人民教育出版社课程教材研究所.2004.普通高中课程标准实验教科书 地理 选修 5 自然灾害与防治[M].北京:人民教育出版社)

如果我们把地震预报分成:以预测未来大地震发生地点为目标的长期预报,和以预测未来大地震发生时间为目标的短期预报。从1956年第一个全国中长期科学技术规划开始,我们在长期预报方面取得了明显的进步,地震参数区划图的问世就是最好的例子(图5),当然这些地震参数区划图也会随时间不断地进行修正和改变。而在短期预报方面,我们还有很长的路要走,也许要几代人坚持不懈的努力。用周秀骥院士的话说“科学急不得,就像100多年以前要求天天作气象预报,也是不可能的。我强调要把科学基础不断提高。”

最后,以美国地震学会通报(BSSA)对海城地震预报的评价作为结束:尽管海城地震的预报集合了迷惘困惑、经验分析、直觉判断和良好运气,它毕竟是第一次在实践上没有以失败而告终的大震预报的尝试。

图5 中国地震动峰值加速度区划图(图片来源:《中华人民共和国国家标准GB18306-2001中国地震动参数区划图》)

更多阅读:陈 顒:以地震科技工作者的眼光审视汶川大地震

《自然灾害》之地震灾害-05减轻地震灾害

2008/05/25 | 标签: , | 0 评论 |

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来源:陈颙, 史培军. 自然灾害[M]. 北京:北京师范大学出版社, 2007。

声明:版权归作者本人和北京师范大学出版社所有。转载请一定保留来源。

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2.4 减轻地震灾害

2.4.1 中国不是世界上地震最多的国家

根据国际地震中心(ISC)提供的地震目录,对1964年-1998年间,中、日、伊朗、土耳其、新西兰、台湾、希腊等国家和地区6级以上地震发生情况进行不完全统计,全世界发生地震的最多的国家,前三名分别是印度尼西亚、美国和日本,中国大陆最多排第五。包括台湾地区在内,全中国的地震活动在全球也不是最多的。

表4 1964年1月1日-1998年12月31日6级以上地震统计表

图76 各国和地区6级以上地震次数对比

2.4.2 中国是地震灾害最严重的国家

20世纪以来,全球因地震死亡人数是160万,而中国约60万。历史记载全球死亡超20万人的地震有6次,其中中国有4次(中国地震局局长陈建民2006年7月26日对新华社记者的讲话)。

如果从更长一点的时间来看,从历史上来看,中国的地震灾害更为严重。例如,人类历史上死人最多的地震就发生在中国,这是1556陕西华县地震。

图77 明史记载:1556年陕西地震导致83万人死亡。

1556年(明·嘉靖)12月23日,关中大地震,震中在陕西华县、渭南、华阴一带。河北、安徽、湖南等地都波及影响,面积达90万平方公里,其中有28万平方公里属于破坏区。由于这次地震发生在午夜12时,正当人们熟睡之时,死伤惨重。当时的记载说:“官吏军民压死八十三万有奇“。

为什么中国不是世界上地震最多的国家,但是地震灾害最严重的国家呢?我们可以从三个方面分析其原因。

首先,全球地震大多数发生在海洋,对人类造成灾害的主要是发生在大陆的那些地震,中国的陆地面积仅为全球的1/14,但中国的大陆地震占全球大陆地地震的1/3至1/4。20世纪地球科学板块理论的建立,使得人们对于海洋有了比大陆更多的了解。目前,科学家对大陆地震的认识远远比不上对海洋地震的了解。但是,光有这一点还不够。为什么同样的大陆地震发生在美国和日本,灾害比中国要小得多呢?

2003年,三次地震分别发生在日本、美国和伊朗。地震造成的死亡人数差别极大。

表5 2003年发生在三个国家的地震造成伤亡人数的比较

死亡人数差别极大的原因是这三个国家建筑物质量的不同。高质量建筑能化解地震灾害。一般来说,发达国家得建筑质量要比发展中得国家好许多。

第三个原因是,在许多发展中国家,灾害意识差,依赖思想强。

上述三个原因中,第一个是自然方面的原因。唐山地震后,一位文学家写道:“一座拥有百年历史的城市,只因地球瞬间颤动,就被夷为平地。骨肉之躯的创造者,钢筋混凝土的建筑群,在自然灾害面前显得那样不堪一击。人类只有这个时候,才真正感到自己力量的弱小”。目前。人们还无法阻止地震大发生,人类必须做好“与灾共存”的准备,但认识、了解地球,趋利避灾,科学发展,构建和谐,是人类面临的机遇和挑战。

上述三个原因中,后两个原因是人类自身方面的原因,我们完全可以做的更好,最大限度地减轻地震灾害。

2.4.3 高质量建筑能化解地震灾害

地震时人员伤亡主要是由建筑物倒塌造成地,因此,高质量的建筑能够有效地减少人员伤亡。

何谓高质量的建筑呢?首先,要对各地可能发生地震的危险程度进行估计,并根据这种地震危险性区划,确定建筑物的设防标准。如,根据地震危险性区划,北京未来50年的受到烈度VIII度以上破坏的概率是10%,于是,北京的地震基本烈度为VIII度。在一个地震很少发生的地方,盖非常抗震的建筑物,势必浪费大量的财力物力,是不必要的;反之,在一个地震经常发生的地方,盖一个不考虑抗震的建筑,一旦地震来了,势必有大量的人员伤亡,这种做法是极其不负责任的。按地震设防标准建造的建筑物,是高标准建筑物的第一层含义。

图78 中国地震动加速度区划图(1999)

其次,设防标准一旦确定,如何通过设计和施工,保证建筑物能达到这种标准呢?必须要按照建筑设计规范的要求,进行设计和施工。建筑规范凝聚了现代建筑科技的最新成果,是保证房屋等建筑物安全的重要保证。2001年国家颁布的“建筑抗震设计规范GB50011-2001”的重要思想,就是保证“小震不坏,中震可修,大震不倒”。以北京为例,按照抗震规范建造的房屋,在地震烈度VII时,不坏;在地震烈度VIII度时,出现的轻微破坏,可以进行修复;IX时,建筑物可能破坏严重,但不倒塌,有效地保护了人民生命安全。不仅如此,2001规范在我国引入了隔震、消能的规定,允许在有特殊使用要求和高烈度(VIII,IX)地区地多层砌体、混凝土框架和抗震墙房屋中使用。

图79 减震技术在建筑工程上的应用可以有效减轻地震灾害以做到“小震不坏,中震可修,大震不倒”

满足以上两个要求,就可以称为是高质量的建筑了。遗憾的是,中国由于经济实力有限等多方面的原因,很长的一个时期,国家没有地震区划图,也没有正式发布的抗震建筑规范。在这种情况下,地震造成巨大的人员伤亡和经济损失,也就不足为怪了。

这种情况在唐山大地震后,有了改变。1990年颁布了全国地震区划图(2003年新版区划图又颁布了),2001年,“建筑抗震设计规范GB50011-2001”也颁布了。但是,对于一个幅员广大、人口众多的国家,在建造高质量建筑物方面,欠债实在是太多了。当前,人口多,城市的高风险,建筑差,农村的不设防,这些情况还会持续相当一段时间。因此,尽管高质量建筑能化解地震灾害,是减轻地震灾害的根本性的工程措施,但是,为了最大限度地减轻今天的地震灾害,还需要许多有效的非工程措施。

2.4.4 预防为主,减灾非工程措施的建设

《中华人民共和国防震减灾法》已由中华人民共和国第八届人民代表大会常务委员会第二十九次会议于1997年12月29日通过,并从1999年3月1日起施行。该法是中国历史上第一部减轻地震灾害的法律,全面阐述了预防为主的减灾方针,减灾非工程措施的建设的内容,规定了各级政府、人民团体、科研机构和全体公民在减轻地震灾害的任务、责任和义务。

图80 《中华人民共和国防震减灾法》从1999年3月1日起施行。

图81 《中华人民共和国防震减灾法》第二章:地震监测预报。1975年辽宁海城地震的成功预报拯救了成千上万的生命。《中华人民共和国防震减灾法》规定:“国家对地震预报实行统一发布制度。地震短临预报和临震预报,由省、自治区、省辖市人民政府按照国务院规定的程序发布。任何单位或者从事地震工作的专业人员关于短期地震预测或者临震预测的意见,应该报国务院地震行政主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构按照前款规定处理,不得擅自向社会扩散”。

图82 有些媒体为了追求新闻效应,有时登一些与地震预测的道听途说的不可靠的消息,如有一年,《香港时报》刊登了八月下旬闽南将有八级强震的消息,在社会上引起了极大的不安。事实上,这样的消息是没有科学根据的,是破坏社会稳定的。这种做法违反了《中华人民共和国防震减灾法》中有关地震监测预报的法律规定。

图83《中华人民共和国防震减灾法》第三章:地震灾害预防。《中华人民共和国防震减灾法》规定:“新建、扩建、改建建设工程,必须达到抗震设防要求。图为日本公寓楼在1964年的新瀉地震中因为地基不好而发生砂土液化导致大面积倾斜。

来源 National Geophysical Data Center

图84 《中华人民共和国防震减灾法》规定:各级人民政府应当组织有关部门开展防震减灾知识的宣传教育,增强公民的防震减灾意识,提高公民在地震灾害中自互救的能力。“唐山地震救灾的实例证明了这一规定是非常重要的。社区在救灾中发挥了重要的作用,唐山地震被压在废墟下的人员,多数是家庭成员和邻居救出来的”(唐山市政协文史资料委员会编,唐山大地震百人亲历记,社会科学文献出版社,1995)。

唐山地震后我很快到达了灾区,并在地震灾区工作了几个月。我亲眼看到,尽管农村倒塌的房屋很多,但奇怪的是死亡人数比例却不高。原因是“一个村庄就是一个小的社区,社区里有村委会组织,街坊邻居也彼此熟悉,大家自救和互救意识强,能够互相救援。又由于村落内多是平房,若有人被埋到废墟里,只需拿根木棍合力一撬,就可把人救出来撤离危险区,因此,社区的自救能力很强。 《中华人民共和国防震减灾法》中规定的增强公民的防震减灾意识,提高公民在地震灾害中自互救的能力的规定,十分重要。

图85 据后来统计,驻唐部队万多人,仅占唐山救灾总兵力的20%,然而,他们抢救出被埋压的居民15893,占救灾部队抢扒出的总人数96%。这从另一个侧面说明,当地的力量,一旦组织起来,就会成为救灾的主要力量,即使对于特大型灾害也是如此(唐山市政协文史资料委员会编,唐山大地震百人亲历记,社会科学文献出版社,1995)。

图86 《中华人民共和国防震减灾法》吸取了国内外抗震救灾的经验,规定了严重破坏性地震后,各级政府可以实行紧急应急措施。图中所示是在1999年土尔其地震后,为了安置灾民,维护社会秩序,在军队的帮助下,临时安置灾民的救灾村。

来源:Munich Re(慕尼黑再保险公司)的Topics宣传小册子(2000)

本章的最后,谈谈作为一个个人,在地震中应该注意什么。

1556年华县大地震后一个叫秦可大的文人在《地震记》中总结的躲避地震灾害的经验是:“卒然闻变,不可疾出,伏而待定,纵有覆巢,可冀完卵”。这是说:当面临一次大地震时,人们往往来不及躲,最好就近寻个安全角落(如柜或土炕的一侧),伏在地上,注意保护头部和脊柱,等待震动过去再迅速撤离到安全地方。简单说,就是伏而待定。这种经验,从今天的角度来看,也是有参考意义的。

市民地震应急

地震灾害的伤亡主要由建筑物造成,因此,地震发生时应反应迅速,及时采取保护自己的措施。

应急要点

住在平房的居民遇到地震时,如室外空旷,应迅速头顶保护物跑到屋外,来不及跑时可躲在桌下、床下及坚固的家具旁。

住在楼房的居民,应选择厨房、卫生间等开间小的空间避难,也可以躲在内墙根、墙角、坚固的家具等易于形成三角空间的地方;要远离外墙、门窗和阳台,不要使用电梯,更不能跳楼。

尽快关闭电源、火源。

正在室内活动时(上课、工作、游乐等),应迅速抱头,闭眼,在讲台、课桌、工作台和办公桌家具下边等地方躲避。

正在室外活动时,应注意保护头部,迅速跑到空旷场地蹲下,尽量避开高大建筑物、立交桥,远离高压电线及化学、煤气等工厂或设施。

正在野外活动时,应尽量避开山脚、陡崖,以防滚石和滑波,如遇山崩,要向远离滚石前进方向的两侧方向跑。

驾车行驶时,应迅速躲开立交桥、陡崖、电线杆等,并尽快选择空旷处立即停车。

身体遇到地震伤害时,设法清除压在身上的物体,尽可能用湿毛巾等捂住口鼻防尘防烟,用石块或铁器等敲击物体与外界联系,不要大声呼救,注意保持体力;设法用砖石等支撑上方不稳定的重物,保护自己的生存空间。

(引自北京市突发公共安全事件应急委员会办公室编《首都市民防灾应急手册》,北京出版社,2006年, 42-43页)

地震时,每个人处的环境不同,因此,究竟采取什么措施,也是因人因地而不同的。最重要的,是保持冷静,努力保存自己,自己保住了,才有能力去救别人。

在包括中国在内的许多东方国家,灾害意识差,依赖思想强是个带有普遍性的问题。所以,作为整个社会,提倡灾害意识,发展灾害文化是十分重要的事情。

《自然灾害》之地震灾害-04地震灾害

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来源:陈颙, 史培军. 自然灾害[M]. 北京:北京师范大学出版社, 2007。

声明:版权归作者本人和北京师范大学出版社所有。转载请一定保留来源。

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2.3 地震灾害

2.3.1 国外9次大地震

表3 1900年以来世界上的一些重大地震灾害

图40 1906年4月18日清晨5点20分,美国旧金山(38.0˚N,123.0˚W)发生8.3级地震,60,000余人遇难。震时全城起火,社会秩序一度混乱,抢劫杀人等恶性事件多有发生。全市进入紧急状态。近10万人逃离城市,经济损失超过5亿美元。

来源 San Francisco Public Library

图41 1923年9月1日中午,日本东京附近(35.0˚N,139.5˚E)发生7.9级强烈地震,被称为关东大地震。50万座建筑物被毁,14.3万人死亡,20万人受伤,50万人无家可归。地震引起了全城大火,同时还引起了严重的滑波和泥石流。

来源 SiberHegner

图42 1960年5月22日下午3时11分,南美洲智利发生震级9.5地震,这是20世纪全球发生的震级最大的地震。震中烈度可达XII度。其后两天之内,在南纬36度至48度之间,沿海岸南北长1,400公里的狭长地带,发生上百次强烈地震,其中超过8级的3次,超过7级的10次。地震造成5,700人死亡,几十万座房屋被彻底摧毁。这次地震还引起了附近的火山喷发,地震引起的海啸,席卷了整个太平洋地区。

来源 Pierre St. Amand,NGDC/NOAA

图43 1964年3月27日当地时间下午5点36分,20世纪的第二大地震发生在美国的阿拉斯加,地震的矩震级为9.2。阿拉斯加人烟稀少,所以地震造成的人员伤亡和财产损失不大。但这次大地震造成520,000平方公里大规模的地面变形。

来源 USGS

图44 和1960年智利大地震一样,1964年阿拉斯加大地震也产生了海啸,图中给出了这两次地震产生的海啸在太平洋的传播时间分布。似乎阿拉斯加地震产生的海啸波传播速度要稍快一些。

图45 1994年1月17日清晨4点31分,洛杉矶西北35公里的北岭市发生6.8级地震(34.9˚N,118.8˚E),死亡55人,受伤7,000余人,直接经济损失200亿美元,是迄今为止美国历史上损失最严重的地震。

来源 J. Dewey, USGS

图46 1995年日本阪神地震时金属结构的高架桥破坏照片。这次地震使得大阪和神户的金融、信息和物流中心的功能受到严重影响,这方面的经济损失高达500亿美元之多。而这次地震造成建筑物和设施破坏等工程损失只有480多亿美元。这是地震灾害史上,地震灾害的软损失(商业中断,金融、信息和物流中心的功能受到影响)第一次超过硬损失(工程损失)。

来源 Dr. Roger Hutchison,NGDC/NOAA

图47 2001年印度古吉拉特邦7.7级地震是迄今为止记录到的最大的板内地震之一,也是印度历史上伤亡最惨重的地震之一,估计死亡总数达13000人。造成的经济损失也使印度经济受到了沉重的打击。

来源 a:Paras Shah, AP b:Enric Marti,AP

图48巴姆城坐落在伊朗的东南面,是一座重要的历史古城。这座城市的重要特色在于它的所有建筑都是用泥土砖块,粘土,干草和木头建构而成。这座城市建于公元224,久经战火,但一直屹立到2003年12月26日之前。巴姆为位于“丝绸之路”的旁边,被誉为卡维尔盐漠中的“翡翠”,令众多电影导演和游客为之着迷。

来源 新华网

图49 2003年12月26日清晨,天还未亮,伊朗巴姆城(震中位置为29.0˚N,58.3˚E)的民众都还躲在被窩中熟睡。突然间,天搖地动,以土砖建成的樓房,如积木般垮下。頓时,整座城市烟尘弥漫,哀鴻遍野,數万名鎮民被压在碎瓦之中。地震瞬息消逝。尘埃落定后,巴姆已是一城废虚,等待著黎明的到來。27日, IKONOS卫星获得了这张卫星图,图中可以看到把母城的破坏。据报道,70%的建筑在这次地震中倒塌。

来源 Space Imaging

图50巴姆地震彻底摧毁了这座历史古城。伊朗内政部长27日站在一片瓦砾堆中说:“这里已没有一栋完好的建筑。” 图为中国救援队在震区寻找存活者。 黄建发摄,中国地震局

图51 震后的巴姆城几乎夷为平地。原9万人口,4.1万死亡,2万余受伤,无人有家可归。图为一名神职人员在为死难者祷告。

来源 新华网

图52 印度尼西亚苏门答腊岛以北海域,2004年12月26日上午8时发生里氏9.0级强烈地震,地震引发的海啸造成了远比地震本身惨重得多的损失,30万人遇难。印度尼西亚总统苏西洛26日晚宣布当天上午苏门答腊附近海域发生的强烈地震为国难,并对在地震及其引发的海啸中死难者表示哀悼。图为印尼班达齐灾民在海滨大帐篷栖身。

来源 高中地理选修5

图53 《地震废墟中找到的家人照片》 (美国《时代》周刊评出的2005年度最佳照片之一,摄影:萨马德)。2005年10月8日巴基斯坦和印度交界处发生的里氏7.6级强烈地震已使 88000人死亡,人们在巴基斯坦地震废墟中找到的家人照片。作者:萨马德

图54 美国《时代》周刊评出了2005年度的最佳照片之一:《真主的怒火》。2005年10月8日巴基斯坦和印度交界处发生的里氏7.6级强烈地震已使 88000人死亡。巴基斯坦的巴拉科特在不到30秒的时间里就成为了一片废墟,镇子里几乎所有的建筑物都在地震中倒塌。8名男子在地震发生后在清真寺的废墟上进行晚祷告。作者:古特费德尔

图55 2005年12月27日《今日美国》报评出了2005年度最佳新闻图片,2005年10月8日发生的南亚大地震不仅使87000多人丧生,而且摧毁了巴基斯坦西北和巴控克什米尔350万人的住所。四百多万灾民急需援助,其中包括这名在地震重灾区巴拉科特无家可归的小女孩,她将面临喜马拉雅地区冬季的严寒天气。作者:AP Tomas Munita。

图56 南亚地震中年轻的罹难者:10月14日,巴基斯坦城市巴拉考特郊区,一座学校分废墟下埋者一个孩子。( (美国时代周刊评出05年度最佳照片之一,穆尼塔摄)

2.3.2 中国的大地震

以下重点介绍5个中国的地震。

1920宁夏海原——中国地震现场考察的开始

1920年12月16日,宁夏(当时属甘肃)海原发生8.5级特大地震,伤亡和损失极其严重。除直接死于房屋、窑洞倒塌者外,更有大量居民因缺少救济和医疗死于饥寒和瘟疫,约有20万人丧生。灾情惊动了全国上下。中外近百个地震台都记录到了这次能量巨大的地震。据当时的《中国民报》记裁了震后的悲惨场面:“清江驿以东,山崩土裂,村庄压没,数十里内,人烟断绝,鸡犬绝迹。”死亡在万人以上的有6个县。其中以震中海原县最严重,达7万人,占县总人数的—半以上。地震造成自甘肃景泰兴泉堡至宁夏固原县硝口长达215公里的巨大破裂带,至今仍清晰可辨。海原地震的滑坡数量多,规模大。滑坡堵塞河道,形成众多的串珠状堰塞湖。

当时的地质调查所所长翁文灏亲自带队前往现场调查,回来写出了“甘肃地震考”等论文。翁文灏所长认识到,地震现象不能只由地质学家通过宏观考察进行研究,还需要设立地震台进行观测,以便应用物理方法研究地震的本质。于是,他安排李善邦于1930年在北京西山的鹫峰建立了地震台,该台自1930年冬到1937年抗日战争爆发为止,共记录2472次地震。这是中国人自己建立的第一个地震台。

图58 1920年海原大地震后,李善邦等于1930年在北京西山的鹫峰建立了地震台,该台自1939年冬到1937年抗日战争爆发为止,共记录2472次地震。这是中国人自己建立的第一个地震台。图中李善邦站在“地质调查所鹫峰地震研究室”前。

图59 1951年李善邦先生主持研制的我国第一台地震仪

1966河北邢台地震——地震预报实践的开始

1966年3月8日凌晨,河北省邢台地区隆尧县发生6.8级强烈地震。紧接着3月22日,在稍北的邢台地区宁晋县再次发生7.2级强烈地震。两次地震共约八千余人丧生,四万余人受伤。这是建国后首次发生的在人口密集地区,人员伤亡和财产损失最为严重的一次地震。

这次地震灾情严重,除震区人口密集外,还有两个特别原因。第一个是地基。邢台地区位于河北省南部,以西是太行山及山前地带,东部为巨厚的沉积平原,古河道密布,黄土沉积层很厚,地下水很浅,是有名的涝洼盐碱地区。因而该地区地基土壤饱含水分,加重了地震对建筑物的破坏。第二个是房屋特点。当地农村多为土坯房屋,房顶巨厚,秋季可以在房顶上晒粮食,用石碾子脱粒,毫无一点抗震措施。这些因素的综合作用使邢台地震造成的损失极为严重。前后两次地震的震中烈度分别达到Ⅸ度和Ⅹ度。地震造成了京广线铁路中断,其影响波及北京、天津、河北、山西、山东等省市。

极震区地形地貌变化显著,出现大量地裂缝、滑坡、崩塌、错动、涌泉、水位变化、地面沉陷等现象,喷水冒沙现象普遍,最大的喷沙孔直径达2米。地下水普遍上升2米多,许多水井向外冒水。低洼的田地和干涸的池塘充满了地下冒出的水。淹没了农田和水利设施。地面裂缝纵横交错,延绵数十米,有的达数公里。

图60 1966年3月8日凌晨,河北省邢台地区隆尧县发生6.8级强烈地震。紧接着3月22日,在稍北的邢台地区宁晋县再次发生7.2级强烈地震。两次地震共约八千余人丧生,四万余人受伤。这是建国后首次发生的在人口密集地区,人员伤亡和财产损失最为严重的一次地震。

图61 邢台地震后,中国开始了地震预报的实践。在邢台地震后,建成了中国第一个遥测台网, 建立了中国地震局,建立了地震会商制度。图中记录的是地震在邢台建立的第一个地震综合观测台站——红山地震台,科技人员正在用石头垒出“红山”两个大字。

中国地震工作者很早就对1920年的海原地震、1954年山丹地震进行过科学考察,对大地震前的地震活动和前兆现象进行过研究,但是真正意义上的中国地震预报科学实践却是从邢台地震开始的。

图62 邢台地震纪念碑,碑文如下:

一九六六年三月八日五时二十九分及二十二日十六时十九分,我区隆尧县白家寨、宁晋县东汪先后发生六点八级和七点二级强烈地震,震源深度十公里左右,震中烈度为九度强和十度,波及百余县、市,尤以隆尧、宁晋、巨鹿、新河为烈。震前,地光闪闪,地声隆隆。随后大地颠簸,地面骤裂,张合起伏,急剧抖动,喷黄沙、冒黑水。老幼惊呼,鸡犬奔突。瞬间,五百余万间房屋夷为墟土,八千零六十四名同胞殁于瓦砾,三万余人罹伤致残,农田工程、公路、桥梁悉遭损毁。灾情之重实属罕见,伤亡残状目不忍睹。

震后,周恩来总理冒余震之险三次亲临现场,体察灾情,面慰群众,提出“自力更生、奋发图强、发展生产、重建家园”之救灾方针。李先念副总理暨中央慰问团亦即赶来,抚民心,励自救。党中央、国务院之深切关怀,使灾区人民没齿难忘。

省、地、县党政领导亲临现场指挥抗震救灾,组织发展生产,帮助灾民重建家园。

一方有难,八方支援。两万四千名中国人民解放军指战员星夜奔来,舍生忘死,排险救人,十指淌血活民命于绝境,搭棚架屋,废寝忘食而助民以安居,诚谓德高齐天。来自京、津、沪、石等市七千医护人员,含辛茹苦,救死扶伤,实乃情深若海。全国各族人民莫不伸出友谊之手,纷纷投函致电,捐款赠物,运来灾区的衣食用品、生产物资,难以数计。

对此,灾区人民无不感激涕零,由衷呼出“天大地大不如党的恩情大,千好万好不如社会主义好!”并化悲痛为回天之力,重整山河、创业建功。废墟举处,当年即粮棉丰登,新房排排,新村片片。

在周总理的亲自指挥下,三十多个科研单位、五百五十余名科技人员先后赶到地震灾区,进行我国有始以来规模最大的地震现场考察实验。从此,前所未有的地震预测预报工作在我国广为开展,专群结合,多路探索,使我国地震队伍迅速发展壮大,地震研究工作居于世界领先地位,邢台大地震堪为我国地震史上之里程碑。

抚今追昔,倏已廿载。如今灾区已是人笑年丰,地换新颜。然地震之惨痛教训,亲人之所遭不幸,终不能忘怀,党予人民救命之恩情,群众抗震卓绝之精神,永刻骨铭心。值此地震廿周年之际,特立此碑,以追怀亡者,激励今人,垂教后人。”

1975年辽宁海城地震-第一次成功的地震预报

1975年2月4日19时36分,我国东北部地区海城市及附近地区发生的7.3级地震,波及9000平方公里,震区地动山摇,海城境内2734平方公里顷刻间房屋倒塌,受灾人口达800余万。这次地震发生在人口稠密、工业发达的地区,是工矿企业、交通、电力和水利设施以及民房等遭到了不同程度的破坏。震区房屋倒塌达90%以上,按通常估计死亡人数会有10万人,由于成功的地震预报,数百万受灾人口中仅殁1328人。

图63 海城地震成功预报30周年纪念碑

广为报道的1975 年中国海城7.3 级地震四阶段预报(长期、中期、短期和临震),曾令世界上许多人为之振奋。但因为当时的文件没有公布,而且预警发布详情也没有描述,海城地震的预报过程一直显得神秘。王克林和陈棋福等通过对已解密的文档资料的研究和与主要见证人的访谈,重现这一重要历史。他们的研究报告关于海城地震的预报情况是这样写的:“海城地震前有两次正式的中期预报,但未正式发布短期预报;地震当天,有一个县政府发布了具体的疏散令,而辽宁省地震工作者和政府官员的行动在实效上也构成了临震预报。上述行为拯救了成千上万的生命,但震区当时的建筑方式和傍晚发震的时间亦有助于减少地震的伤亡。灾区各地疏散工作极不均衡,由最低层的行政部门作出应急决策的情况较为常见。最重要的临震前兆是前震活动,但诸如地形变异常、地下水水位、颜色和化学成分的变化以及动物异常也起了一定的作用”。

1976河北唐山地震——20世纪死人最多的地震,预报受到挫折

1976年河北唐山发生7.8级地震,灾害极为严重。

图64 1976年唐山地震灾害系统示意图

来源 高中地理选修5

图65 唐山市中心的地震破坏情况

图66 唐山地震工厂的破坏

图67 唐山地震纪念碑。于1986年建成,碑名是前中共中央总书记胡耀邦题写的。纪念碑高76米,寓意1976年那个刻骨铭心的日子;纪念碑由四根棱柱组成,柱子的四个平面、八根平面交界线寓意四面八方,以纪念唐山地震后来自四面八方的支援。纪念碑碑文如下:

唐山乃冀东一工业重镇,不幸于一九七六年七月二十八日凌晨三时四十二分发生强烈地震。震中东经一百一十八度十一分,北纬三十九度三十八分,震级七点八级,震中烈度十一度,震源深度十一公里。是时,人正酣睡,万籁俱寂。突然,地光闪射,地声轰鸣,房倒屋塌,地裂山崩。数秒之内,百年城市建设夷为墟土,二十四万城乡居民殁于瓦砾,十六万多人顿成伤残,七千多家庭断门绝烟。此难使京津披创,全国震惊,盖有史以来为害最烈者。

然唐山不失为华夏之灵土,民众无愧于幽燕之英杰,随遭此灭顶之灾,终未渝回天之志。主震方止,余震仍频,幸存者即奋挣扎之力,移伤残之躯,匍匐互救,以沫相濡,谱成一章风雨同舟、生死与共、先人后己、公而忘私之共产主义壮曲悲歌。

地震之后,党中央、国务院急电全国火速救援。十余万解放军星夜驰奔,首抵市区,舍死忘生,排险救人,清墟建房,功高盖世。五万名医护人员及干部民工运送物资,解民倒悬,救死扶伤,恩重如山。四面八方捐物赠款,数十万吨物资运达灾区,唐山人民安然度过缺粮断水之绝境。与此同时,中央慰问团亲临视察,省市党政领导现场指挥,诸如外转伤员、清尸防疫、通水供电、发放救济等迅即展开,步步奏捷。震后十天,铁路通车;未及一月,学校相继开学,工厂先后复产,商店次第开业;冬前,百余万间简易住房起于废墟,所有灾民无一冻馁;灾后,疾病减少,瘟疫未萌,堪称救灾史上之奇迹。

自一九七九年,唐山重建全面展开。国家拨款五十多亿元,集设计施工队伍达十余万人,中央领导也多次亲临指导。经七年奋战,市区建成一千二百万平方米居民住宅,六百万平方米厂房及公用设施。震后新城,高楼林立,通衢如织,翠荫夹道,春光融融。广大农村也瓦舍清新,五谷丰登,山海辟利,百业俱兴。今日唐山,如劫后再生之凤凰,奋翅于冀东之沃野。

抚今追昔,倏忽十年。此间一砖一石一草一木都宣示着如斯真理:中国共产党英明伟大,社会主义制度无比优越,人民解放军忠贞可靠,自主命运之人民不可折服。爰立此碑,以告慰震亡亲人,旌表献身英烈,鼓舞当代人民,教育后世子孙。特制此文,镌以永志。

笔者(陈颙)是唐山地震后,最先进入唐山的地震工作者之一,并在唐山地震现场工作了一个多月——一场巨大自然灾害后最难忘却的一个月。作为一名当时在最基层工作的科研人员,我经历和看到了许多事情。

图68 历史永远记住这一天,唐山地震中24余万人遇难

地震后,我立即赶往唐山。从北京到唐山这一路给我的感觉是:地震的破坏就像扔了颗炸弹,破坏程度严重但破坏空间却非常局限。出发后100公里内,我没有看出沿途的农村房屋受多大程度的破坏,但是一进到距唐山20多公里的丰润地区,情况就出现了变化——路边的砖房开始开裂。由此可以看出,唐山地震虽然造成了巨大破坏,但破坏最严重的区域的半径也就在20公里左右。天津、北京市也遭到不同程度的破坏,但主要是对高层建筑,对老百姓民房的破坏还是很有限的。

从丰润再往唐山,情况就惨不忍睹了。整个唐山市变成了一片废墟。很多幸存者沿着马路呆呆地坐在废墟堆边,没有声音也没有眼泪——他们的眼泪早已哭干了。一座房子倒了会产生很大的灰尘;一座城市倒了,却不知道会扬起多高、多厚的灰尘?幸存者快变成黑人了,只有眼珠又大又白,满面的灰尘好像刚从土里钻出来。那是夏天的凌晨,很多百姓睡觉时都没有穿衣服,房屋倒塌后,无法从废墟中找寻自己的衣服,只好到附近的商店或别的地方抓来一件衣服。经常看得到这个街区的人们全都穿这种工作服,而另一个街区都穿那种工作服。唐山地委7名常委遇难,政府大楼也受到严重破坏。

如果我们把占一次地震灾害损失90%的时间和空间定义为造成地震灾害的时间和空间,全球20世纪的统计资料表明,100年内全世界所有地震造成灾害的时间不到1个小时,所有地震造成灾害的空间不到地球表面积的万分之一。因此,巨大的地震灾害发生在短暂的瞬间和非常局限的空间,这是地震灾害的显著特点,也是地震灾害有别于其它自然灾害的地方。

图69 唐山地震时滦河大桥破坏,天津至唐山的交通中断。

震后,唐山的交通堵塞十分严重,抢劫等不良现象时有发生。很快,针对这种非常的情况采取了许多非常措施后,情况发生了根本性变化。第一,严格的交通管制。没有通行证的汽车一律不许进入唐山市;市内凡是两车相对堵塞马路又不相让的,毫不客气地将它们翻到路边的废墟里,腾出道路来。第二,严格的治安管理。街上的人特别是出城的人,凡是手上戴两个手表的,或是骑自行车且车架上拉有箱子的,都被认为有抢劫的嫌疑,一律扣留. 这是在非常情况下必须采取的一些非常措施,任何重大灾害后都应这样做。如美国1906年4月18日旧金山大地震发生的当天,旧金山市市长发布市长令:“我授权联邦军队,各种警察可以开枪射杀进行抢劫或其他趁火打劫的任何人。

我已命令所有的煤气和电力公司停止供气和供电。

我下令宵禁,要求所有居民晚上呆在家中,不要外出。

我提醒全体居民注意火灾,特别留意那些破坏的烟筒和管道。

市长SCHMITZ。1906年4月18日。”

图70 美国1906年4月18日旧金山大地震发生的当天,旧金山市市长发布的市长令。

来源 http://www.sfmuseum.org/

图71 争分夺秒对于抢救伤员十分重要,交通堵塞极大地妨碍了伤员救治。

图72 唐山地震时的民兵纠察队,昼夜巡逻,保卫国家财产和维持社会治安。

1999 台湾集集地震——重创台湾经济

1999年9月21日凌晨1时47分12.6秒,台湾中部地区于南投县集集镇附近发生ML7.3级强烈地震(简称9.21集集地震)。震中位于日月潭西方12.5公里处,震源深度11公里。该地震破坏力相当大,在震中附近的南投县、台中县市造成极大的震害,甚至台北地区亦有不少震害发生。根据台湾气象局地震实时测报网收录资料报告,南投的最大地表加速度值(PGA)达989gal,相当于1G(一个重力加速度)。

图73 台湾集集地震的震中。各地的地震烈度分布为:6级:南投,台中;5级:宜兰,嘉义;4级:台北,高雄,台东。(注意,台湾使用的是7级烈度表,和MMI12级烈度表的大致对应关系为:6级-X ;5级-VIII;4级-VI-VII;3级-V-VI)

这次地震造成2400人死亡(含失踪)及11306人受伤,其中重伤4139人,受灾民众达约31万人,占台湾总人口1.4%,房屋毁损9.6万户,占台湾户数1.5%,地震损失估计超过200亿美元。台湾是个多地震的地区,但大多数地震都发生在海域,台湾经常受到这些海域地震的波及。这次则不同,集集地震发生在台湾岛上阿里山的中段,影响到台北等重要城市。这次地震损害之大,影响之广,是台湾一百年以来最大的地震灾害。

台湾“国立美术馆“珍贵藏品损失惨重,收藏架被震塌,毁坏的画作、陶瓷及雕塑品,价值难以评估。光是设备损失即达数千万元台币。台湾日月潭风景区也受损严重。台湾旅游管理部门除清理现场外,还重新规划重建日月潭。台湾岛内的火车全部停驶,台湾核一、核二厂自动调闸停电。台湾新竹科学园区在地震后全面停电,除造成生产线半成品报废外,高科技精密仪器也受到严重的损坏。

集集地震发生后,震级6.5级以上的强烈余震有4次之多,这是全世界相当罕见的例子。这是因为主震的能量被阻挡在中央山脉和雪山山脉之间,也因此造成4次大余震都集中在这里,这样特殊的地质现象也是全世界仅有的纪录。

集集地震主要是由车笼埔及大茅埔─双冬两条活动断层同时再次活动所引发。虽然活动断层的调查或研究,在台湾一向倍受重视,但万万没想到,这些断层真的会动起来。过去,很难将地震活动与断层连结起来,现在认识到,活动断层与地震确实有关。

图74 1999年9月21日,台湾ML7.3级地震,2400人死亡。这次地震造成的损失也创下了台湾地区地震损失的新纪录。新竹科技工业园生产半导体芯片的能力受到地震的严重破坏,影响到全世界笔记本电脑生产下降1/3达半年之久。

来源 NGDC/NOAA

图75 台湾ML7.3级地震造成的丰原市附近的大坝破坏倒塌。

来源 NGDC/NOAA

 
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