面对地震发生,普通人能做的有限,这次和以前的每一次地震一样都是悲剧,造成人员伤亡和财产损失。
如果能提前知道地震发生,早做准备就会好很多。
如何打开手机地震预警功能
华为:设置→安全→应急预警通知→地震预警
小米:手机管家→家人关怀→地震预警
荣耀:设置→安全→应急预警通知→地震预警
苹果/三星/其他手机:搜索“地震预警”关键词,自行下载相关App
OPPO:设定→安全→SOS紧急联络→自然灾害警报→地震警报
vivo:天气App→设置→地震预警→启用地震预警服务
为了避免更多的祸患,很多人都投入了地震预测的研究之中。除了民间相传的自然界一些现象能够预示地震的发生,实际上科学的研究更能揭开地震的秘密。尽管地震预测仍是一个世界性难题,但科学家们并未因此放弃探索。本文将带您了解地震预测的现状、方法及未来趋势。
地震预测的现状
地震预警和地震预报是两个不同的概念。地震预报是指对可能发生的地震事先发出通告,而地震预警则是在破坏性大震已发生的情况下,抢在破坏性地震波传播到达目标预警区前,向目标预警区提前几秒至数十秒发出警报,以告知当地人们采取应急措施。
尽管一字之差,但两者在概念上有着天壤之别。在庆祝Science创刊125周年之际,该杂志社公布了125个最具挑战性的科学问题,其中第55个问题明确提出:能否更准确的预测地震?这也反映出地震预报的难度之大。
目前的地震预测基本停留在基于观测资料的现象类比和统计分析层面。一方面,由于远离震源地方的观测信息中包含着与环境、路径、干扰等有关的信息,使得所观测到的物理量与地震孕育信息之间的关系变得复杂;另一方面,研究人员对地震孕震机理尚无清晰的认识,即地震预测的理论问题远未解决。时间、地点和震级称为地震预测“三要素”。因此,目前的地震预测基本停留在以长期、中期、短期和临震异常为目标观测测量值的预测方法上。
地震预测的方法
地应力观测法
地应力观测法是观测地应力的变化加强到突变的过程。得到地应力的相关性质、特点以及作用方式和变化规律,以便更好地预测应力集中情况。这种方法主要观测地应力的变化加强到突变的过程,得到地应力的相关性质、特点以及作用方式和变化规律。以便更好地预测应力集中情况。根据地应力测量原理的不同,可将地应力测量方法分为直接测量和间接测量两类。
钻孔应变观测
钻孔应变观测包括钻孔体应变观测和钻孔分量应变观测。观测的是地壳表层的应变变化。钻孔应变仪的观测精度是足够高的,用途也十分广泛。观测连续变化可以看到是否有地震前兆,也能观测到断层活动和固体潮的变化。结合钻孔应变的观测可以对地球自由振荡、震源过程、应力触发等问题进行分析。观测震后变化主要是针对后续地震、慢地震等问题。
GPS观测法
GPS观测法有关地壳形变信息主要有以下四种:相对于全球参考框架的GPS观测位置的时间序列;相对于区域基准的GPS观测位置的时间序列;GPS站间的观测基线长度的时间序列以及区域变形参数时间序列。GPS地壳形变信息的提取首先是对观测数据进行处理。在较短时间内获得较高质量、精度均匀稳定、多空间尺度信息。但不同软件数据处理结果各有特点选择不同的软件可达到不同的研究目的。
地下流体异常观测
根据布雷斯等人得到的有效应力定律关系可知孔院压力的增加会使有效正应力减小而对剪应力分量没有影响孔隙压力增大断层面上的抗剪强度下降当断层面上积累的剪切力变大时断层发生滑动另外流体压力所产生的应力转移会使剪应力增加进一步加强岩石不稳定性导致岩石破裂并诱发地震另有学者指出水的扩散会在岩体结构面内产生相应的孔隙压力从而造成弱化断层的黏滑不稳定导致岩体破裂并诱发地震陆明勇认为孔隙压力及动水压力的变化异常可以作为中短期的地震预测。
氢同位素法
氢同位素法利用地表水和深部水的氢同位素δD含量存在差异的原理进行临震预报该方法利用地表水和深部水的氢同位素δD含量存在差异的原理进行临震预报。
电磁辐射变化观测法
目前,人们对地震电磁辐射的机制还没有形成完整统的观点,但地震电磁辐射现象的存在已经得到了广泛的认同。逐渐有学者把电磁信号异常现象看作地震短临预测的一种重要手段(郭亚红2006)。电流强度和流率的变化能够激发电磁辐射,产生地震电磁辐射效应。机电转换体中局部电荷的分立和弛豫是产生地震的发光和电磁辐射现象的根本原因。地震的电磁辐射是孕震环境中机电转换体随孕震过程不断增殖和激励的结果。
人工智能地震预测法
主要基于地震观测数据某些特征来进行,如地震活动性参数、地震前兆、地震波以及卫星监测数据等。通过数据预处理,将其转换为适合分类或回归算法的形式,找到数据中隐藏的模式,以达到预测地震强度、发生时间和可能地点的目的。目前的机器学习地震预测模型大多为降维预测即大多只对未来地震的发震时间、地点和震级三要素进行单要素或其中两个要素进行预测。
预测方法存在的问题
国内外的地应力观测研究一直备受关注。然而,目前这方面的研究仍然存在着一些问题。比如,地震异常信号与干扰信号的识别、应变反算应力的多解性、地应力测量的准确性、地应力的连续性等等,这些问题都需要进一步深入研究。应力测量方法虽然已有长时间的发展,但敏感处的地应力测量难以实现,非敏感处的测量也不容易达到预测地震的要求。此外,现有的人工智能地震预测仍然存在不适应较大地震事件的预测、时间预测误差较大、空间分辨率较低、地震预测基础认识不足等问题。
在当前的地震预测方法中,应变法、GPS法、地下流体异常地震预报以及氢同位素法都各有特点和局限性。应变法虽然物理机制明确,但由于地震前的应变变化量太小,不容易捕捉到前兆信息;GPS法在大的时间尺度上探测地表位移累计量,但在短时间内的变化量对于基线长度来说较小,很容易被平滑掉,难以体现特征值;地下流体异常地震预报受到各种地表活动的干扰,难以区分和提取真正的孕震因素;氢同位素法虽然与其他方法相比取用的数据更接近震源深度,但只对大于5级的地震预测有一定的敏感度。
取得的成果
然也有一些研究取得了一定的成果。通过对汶川地震异常应变变化的分析,成功预测出了余震;国外利用“地震卫星”探究地震前兆,成功整合了GPS监测和地震预测,在斯洛文尼亚山地地震之前进行了预测。此外,统计表明,不同人工智能算法在预测地震方面至少有60%的成功率,基于规则的专家系统更是能够在12天内实现100%的地震预测准确率。
未来发展方向
在地震预测领域的前沿发展中,利用大模型可以用于气候变化预测、地震模拟等任务,而基于数据驱动的人工智能技术有超越传统地震预测和数值预测的潜力。然而,尽快启动数据集的建设是当前人工智能地震大模型研究的重要前提。在建设地震大模型时,需要收集各类有用的监测信息,通过全方位多手段立体观测的地震数据,开展地震预测综合大模型有望提升地震短临预测的准确率。同时,也需要解决地震大模型训练中的算力问题以及原始数据的处理问题。
参考文献
地震科技前沿快报2023年第10期(月刊总第57期)
赵水红,杨家英,惠红军,等.2014.地震预测方法:综述,地球物理学进展,29(1):0129-0140.doi;10.6038/
赵水红,王航,杨家英,等,2014.地震预测方法:评述,地球物理学进展,29(2),630-0637,di;10.6038/
祝意青,刘芳,张国庆,等.中国流动重力监测与地震预测[J].武汉大学学报·信息科学版,2022,47(6)
:820-829.DOI:10.13203/j.whugis20220127
装玮来,周仕勇,庄建仓,能子璃,朴健,2021.统计地震学在地震危险性解率预测方法研究中的应用与讨论.中国科学:地球科学,51(12)2035-2047,doi:10.1360SSTe-2021-0080
王锦红,蒋海昆.2023.基于地震观测数据的机器学习地震预测研究综述[J].地震研究,46(2):173-187,
do:10.20015/j.cnki.1SSN1000-0666.2023.0022 |