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欢迎收看第25期高见
本期我们来聊一聊刚刚结束的日本南海特大地震警报
日本当地时间8月8日下午4点42分
九州岛东南地区日向滩近海发生了7.1级地震
震源深度约30公里
随后日本气象厅发布了巨震警报
认为接下来一周也就是8号到15号期间
日本南海海槽发生8到9级地震的概率在上升
日本气象厅给出的理由是
从统计上看1904年到2014年
全球累计发生1437个矩阵级7级以上地震
矩阵级7级以上地震发生后
7天内统一地区再次发生矩阵级8级以上地震的案例有6个
这其中就包括2011年导致福岛核事故的东日本大地震
算下来同一地区一周内连续发生7、8级以上地震的概率是千分之4
所以日本气象厅认为接下来一周
南海海槽发生大地震的概率上升了“几百分之一”
而一旦南海海槽发生最大规模地震
从关东地区到九州地区都会有强烈震动
关东到冲绳的太平洋沿岸将会发生强烈海啸
日本气象厅召开专家研讨会
决定依照日本国家法规发布巨震警报
这也是日本气象厅有史以来发布的第一个巨震警报
日本《气象业务法》要求
在有发生大规模地震危险时
气象厅必须立即向首相报告
日本首相兼任日本地震灾害警报本部部长《大规模地震特别措施法》要求
首相在受到气象厅报告后
如果认为有必要实施紧急地震灾害预防措施
需要向全国发布地震警报声明
并召开内阁会议，采取防灾措施
岸田文雄原本计划在9号到11号
出访哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦
气象厅巨震警报触发紧急行政流程后
岸田文雄取消了出访
并表示在警报期间的一周都会留在国内
8级以上巨震警报发布后，9号凌晨宫崎县日向滩海域再次发生5.3级地震
9号当天包括宫崎县、高知县、静岗县在内的多地
启动大地震防备工作，检查并开放避难点
9号晚上临近东京的神奈川县西部发生了5.3级地震
震源深度13公里，震感强烈
虽然神奈川县地震和南海海槽无关
但还是进一步加剧了社会恐慌
各地超市商品被慌乱的居民大量抢购
尤其是矿泉水
连化妆品店和五金店的矿泉水都被抢光了
有店家说销量达到了平时10倍
与此同时日本中西部沿海地区的酒店、旅店线上订单大量退单
日本居民在紧张中度过了煎熬的一周
8月15日下午日本气象厅解除了巨震警报
用高情商的说法
气象厅这次巨震警报相当于给日本全社会做了一次防灾动员演练
低情商的说法就是日本政府在缺乏可靠依据的情况下
大吼了一声"狼来了"
和歌山县白浜町 刚好赶上滨海度假旅游季
地震警报这一周
仅在白浜町就造成了五亿日元的经济损失
白浜町町长大江康弘接受媒体采访时说
他准备21号去东京，找内阁要个说法
日本气象厅这次发布巨震警报依据是过去110年的地震统计
这种经验预报也是目前地震学界常用的主流方法
但这个统计概率的置信度并不高
因为全球地震的地质条件差异太大
并不适合按照统类样本进行统计，更合理的方法
应该是对不同地质构造区域、不同地质活动过程分别进行统计
但人类有效记录地震的时间只有1，200年，样本量太小
很难针对特定区域进行统计分析
地质运动以百万年为时间单位，期间会不均匀发生地震活动
因此就算能针对特定区域进行统计分析
也很难说这1，200年的地震记录能有多大权重
全世界地震研究人员都在努力尝试预报地震，但预报准确率太低，预报的社会影响又太大
所以几乎不会正式发布巨震警报
日本气象厅这次冒险发布巨震警报
是因为日本南海海槽的情况太特殊了
在具体讲南海海槽地震之前，先简单介绍一下宏观地理背景
20世纪初，德国气象学家魏格纳根据地图轮廓率先提出了大陆漂移猜想
1968年，地震地质学家根据地漫放射性物质衰变与地漫热循环对流模型
结合地质探测证据与计算机辅助，正式提出了板块构造学说
板块汇聚边缘会出现板块俯冲，形成俯冲带
以太平洋型俯冲为例，由于大洋岩石圈较冷
洋壳的玄武岩会在80-120公里深度被转化成一种叫做榴辉岩的变质岩
密度较大，这进而导致海洋性板块密度增加，在引力作用下变得更重，在温差驱动与重力作用下，海洋性板块以每年几厘米的速度俯冲沉入地幔
并在上覆板块地窍中形成变形构造带，也就是造山运动
海洋板块物质在俯冲过程中，经过脱水熔融成为地幔物质
地幔物质会通过火山喷发、大洋中脊物质上涌这些方式溢出，重新成为地壳的一部分
这就是壳幔物质循环
日本的本州、四国、九州历史上原本属于华南大陆边缘，与现在的浙江、福建、广东接壤
随着亚欧板块从北大西洋裂解东漂与印度洋板块碰撞，日本三岛在几千万年前从亚欧板块裂解并向东北方向漂移
在此过程中形成了琉球岛弧，之后又与来自赤道附近的北海道共同组成了现在的日本四岛
这种地质运动历史就注定了日本四岛几乎是骑在几大板块边缘上
亚欧板块、北美板块、太平洋板块与菲律宾海板块都在日本汇聚，整个国家被地震火山带覆盖
海洋板块向陆地板块俯冲，又在日本区域制造了一系列俯冲带
全球90%以上的地震能量都是由俯冲带地震释放的
而活动陆缘的俯冲带往往临近人口稠密区
因此世界上大部分破坏性大地震都发生在俯冲板块与上覆板块接触的逆断层上
具体到日本，由于太平洋板块与菲律宾海板块在日本汇聚，并在日本列岛向下俯冲
导致全世界大约10%的地震都发生在日本地区
引发福岛核事故的2011年东日本大地震，就发生在太平洋板块与北美板块交汇的日本海沟
但相比于日本海沟，日本地震学界更担忧的是南海海槽
日本海沟虽然历史上也有过几次大地震，但地震没有固定的周期，总体上对陆地的破坏力也偏小
2011年九级大地震之后，日本海沟积蓄的应力已经得到释放，短期内再次发生大地震的概率不高
而南海海槽不一样，大地震不仅有规律的周期，还会在几个震源区引发连锁反应
并产生巨大海啸，直接冲击关西地区、中部地区和四国地区，每次破坏力都非常大
一旦南海海槽再次发生大地震，很可能会导致几十万人死亡
进一步看，南海海槽巨型逆冲断层被五个独立的断裂带切分成六段
这六段又可以归纳成四个地震区域，分别是日向滩、南海、东南海与东海
南海、东南海与东海区段俯冲带的地质年龄相对更年轻，与其他太平洋俯冲带相比
温度更高、密度更低，因此更难俯冲到大陆板块之下
这就导致这片海槽俯冲带偏薄，俯冲角度低、俯冲深度浅
年轻俯冲带的能量更高，板块之间的应力积累也更高，所以会反复爆发8级以上的海沟型地震
从南海海槽大地震的时空间分布来看，自1361年正平大地震以来，每隔90到150年就会爆发一次大地震
而且大地震经常跨区域联动
在这张日本气象厅的南海海槽大地震统计图上，红色横线代表地震时的破裂尺度
横线越长，破裂尺度就越长，破坏力越大
可以看到，历史上南海海槽大地震通常是多个区域同时或者相继发生破裂
比如1707年的宝永地震，几乎整个南海海槽所有能破裂的地方都发生的破裂，甚至还引爆了富士山
1944年东南海区段爆发大地震，之后两年，南海区段也发生了大地震
日本文部科学省地震本部此前估算过南海海槽再次爆发特大地震的损失
地震本部评估认为，南海海槽特大地震在满潮情况下最大可以引发十几米浪高的海啸
冲击整个日本东南沿海，局部浪高甚至会超过20米
2012年，地震本部做估算，得出结论是最坏情况会导致32万人死亡，摧毁房屋238万栋
2019年，地震本部重新做估算，结论是最坏情况会死亡23万人
这次地震警报，很多媒体引用了死亡32万人和死亡23万人的数字，来源就是日本地震本部的评估报告
现在距离上一次南海海槽特大地震已经过去80年了
按照90到150年周期来看，南海海槽再次爆发特大地震的时间已经不远了
日本政府在2014年做过评估，认为到2044年，南海海槽发生8到9级以上地震的概率是70%
现在10年过去了，全日本都在等这个靴子落地
随着时间推移，南海海槽积蓄的应力也会越来越高，爆发特大地震的风险也在不断积累
因此，这次稍微能在统计上找到点提升地震概率的依据，气象厅就立刻发布了警报
总结一下，板块俯冲是地球壳幔物质循环的组成部分，俯冲带往往临近人口稠密区
日本出于四大板块交汇区，周边海域有多个俯冲带，其中南海海槽俯冲带地质年龄比较年轻
所以更容易制造大地震，同时伴随特大海啸，最坏情况能导致23万人死亡
南海海槽特大地震有明显的周期特征，每隔90到150年就要爆发一次
现在距离上次大地震已经80年了，接下来爆发地震的概率在不断上升，全日本都越来越紧张
8月8号日向滩地震后，气象厅专家从世界地震统计上找到依据
认为接下来一周爆发南海海槽特大地震的概率上升了千分之四，所以立即发布警报，结果这只是一场误报
日本将南海海槽特大地震警报写信制度法规里，相关部门和专家即便是为了脱责，也会在有点依据的情况下就发布警报
这次警报是日本的第一次，但不会是最后一次
那接下来的问题就是，地震真的能预报吗？
在讨论地震能不能预报之前，首先要搞清楚什么算地震预报
面对地震这种突发灾害，世界各地都有人试图通过玄学来指导实践
最典型的玄学就是看“地震云”，看到不常见的云彩就推测是地震征兆
然后对照之后发生的地震，宣布自己“预测成功”
所谓的地震云基本都是高积云、层积云、卷云或者卷积云
尤其是高积云和层积云，容易形成波状、絮状、放射状、荚状这些少见形状
所以少见多怪的人就会以为这是什么“征兆”
按照这个逻辑，假如只有黑夜，那玄学爱好者也会把流星当成地震征兆
而且玄学预言通常模棱两可，没有实际意义
以日本为例，每年能监测到的地震就有十几万次，平均每天接近400次
这意味着，只要随便指一片云彩，说是地震云，那总能找到对号入座的地震
从时间跨度上看，地震预报从10年到10天可以划分为长期、中期、短期和临震预报
从地震等级与数量的关系上看，某一地区的地震统计，一般是震级每小一级，地震发生次数就会扩大一个数量级
这也叫古登堡-里克特关系，所以地震预报的合理误差范围也应该在一级以内
再有就是预报范围，震中位置误差不能太大，不能犯范说某个方向要地震
长、中、短期预报意味着提高区域防震、抗灾等级，比如提出建筑物抗震等级要求，增加抗灾物资储备
以现在的地震监测能力已经可以做出较为科学的长、中期预报，最困难的是临震预报
临震预报意味着紧急动员，合格的临震预报应该能做到震中误差在100公里以内
地震等级误差在1级甚至0.5级以内，时间误差在10日以内，达不到这个标准就是预报失败
地震往往会伴随一些前兆，国际地震学与地球内部物理学协会（IASPEI）评选过几个典型的地震前兆现象
比如主震前几个月至几个小时的前震活动，强于震前的平静，地震前地下水氡聚集和温度下降，地震前地下水位上升
根据这些前兆现象，叠加监测网络数据信息，只要坚持做预报，总能有预报成功的案例
但这些前兆现象并不一定代表会发生大地震，所以仅仅靠现象来做预报，失败概率也很高
全世界成功做出临震预报的案例不算少，但成功预报主震型地震的，有且只有1975年辽宁海城地震这一次
1974年6月，国家地震局认为华北、东北范围内即将发生大地震
半年后，辽宁本西发生5.2级地震，导致辽宁省对地震特别敏感，丹东、盘锦、大连先后发布地震预报，但都预报错误
海城大地震发生于1975年2月5日，从2月3日开始，海城就频繁发生中小规模地震
地震观察员预计，接下来一两周会发生较大规模地震，当地领导由于高度紧张，将这个预报理解成马上就会发生大地震
所以在2月5日立即组织防震工作，紧接着当晚就发生了大地震
海城大地震的成功预报是一系列机缘巧合制造的个案
除了海城这次主震型地震预报，我国历史上还有20多次成功的临震预报，其他国家也有类似案例
看上去临震预报的成绩不错，但误报要多出几个数量级
我国在特殊历史时期一有风吹草动就可以搞一次城市紧急动员，但当代社会受不了时不时停摆
频繁预报、频繁误报导致的社会代价太大，还不如不报，在有更科学的方法大幅提高预报准确率之前
即便有科研院所在内部做出了成功预报，也必须认真考虑这到底是运气还是科学
冷战时期，板块构造学说提出带来了地球科学的革命性发展，再加上监测手段增加
到了70年代，全球地震学界都乐观估计很快就能实现精准的地震预报
但随后，所有宣称有重大进步的预报方法都被证明并不可靠，悲观论调在地震学界卷土重来
不少学者认为地震根本不存在可靠的精准预报方法
地震没法像天气一样预报，是因为大气运动可以被精确观测，而地球内部活动没有办法直接看到，只能做间接观测
科研人员只能通过地震波、地电流、GPS这些数据间接推测地下活动，在统计数据中找规律
而地震发生过程太复杂，是高度非线性的临界现象，仅靠间接观测手段很难还原出足够精确的分析模型
在80年代以后，只有日本气象厅在坚持做南海海槽的临震预报，毕竟这是日本法规规定的义务
为了研究如何做临震预报，日本在20年前建设了世界上首个地壳运动观测网
20年来积累了大量数据，能够越来越精准描绘地下活动情况，大幅推动地震研究的进展
受此影响，越来越多的国家也开始建设地壳运动观测网，努力提高地震预报的准确度
2007年底，我国投资5个多亿建设陆态网络，在2012年建成，成为世界性能指标最先进的三大地壳运动观测网络之一
随着观测数据的指数化增长，迭加AI辅助分析，也许这一次科学的临阵预报不在遥远
好，本期节目到此结束，感谢各位收看，我们下期再见。