可操作的地震预报 认知状态与应用指南

2009年拉奎拉地震后,意大利民防署(DPC)任命了一个国际民防地震预报委员会(ICEF),其任务是就当前构造地震短期预测预报的认知水平提出报告并提出利用可能的大地震前兆启动民防措施的指导意见,包括大地震后地震灾险性概率分析结果的使用。国际地震预报委员会回顾了由世界范围地震活动区的进展获得的地震预测预报研究。预测(predic-tion)定义为确定性地表述未来地震是否将在一特定地理区域、时间窗和震级范围内发生,而预报(forecast)则是给出这样一个事件将要发生的概率(大于0但小于1)。对地震的可预测性,即可依据观测到的地震系统的表现确定未来地震发生的程度,人们知之甚少。这种认知的缺乏反映在不能在短时间尺度上可靠地预测地震活动地区的大地震。大多数已提出的预测方法依靠的是诊断性前兆,即在地震之前可观测到的某种以高概率说明即将来临地震的地点、时间和震级的信号的概念。本报告中评议的前兆方法包括应变率、地震波速和电导率的变化,地下水、土壤和空气中氡浓度的变化,地下水位的扰动,近地表及其上方的电磁变化,热异常,动物行为异常和地震活动性图像等。诊断性前兆的探索迄今尚未提出成功的短期预测方案。因此,本报告关注作为与收集和传播含时间的地震灾险性权威信息的原则性方法的可操作的地震预报,以帮助社会公众应对潜在的破坏性地震。在几天和几周的短时间尺度上地震序列显示出如大地震触发的余震空间和时间上的成丛性。成丛性的统计描述解释了地震目录中观察到的许多特征,并可用于形成预报,说明地震概率的短期变化。若能恰当加以应用,短期预报就具有可操作性,如预测大地震后的余震。尽管长期预报对于保障地震安全性的价值是明确的,但对短期预报的解释却令人困惑,由于地震概率变化可达几个量级,而典型的概率值在绝对意义上仍然很低(日概率小于1%)。把这种低概率的预报转换为有效的决策是一个艰难的挑战。报告收集了高地震危险性的6个国家(中国、希腊、意大利、日本、俄罗斯和美国)在地震风险管理中当前利用可操作预报的状况。长期模型是当前民众预防地震破坏最重要的预报手段,因为它们指导了建筑规范中的地震安全条款、基于性能的抗震设计和其他减轻风险的工程实践,如在翻修旧建筑中纠正设计缺陷等。余震的短期预报在上述一些国家中曾经实践过,但可操作的地震预报还没有在任何一个国家完全实施过(即定期更新并且在全国范围内实施)。根据在地震活跃区积累的经验,国际地震预报委员会向意大利民防署提供了一组在意大利使用可操作的预报的建议,这些建议对于其他国家可能也是有用的。应该向公众提供关于未来地震短期概率的权威的、科学的、一致的和及时的公开信息源。报告应以具有可操作性、定期更新的地震活动预报系统为基础,而且这些系统在地震信息的产生、发送和使用中都要经专家严格评审和更新。所有可操作模型的质量应当通过对其可靠性和有效性的回顾性检验加以评估,而且应对已建立的长期预报和其他含时间的模型进行持续的前瞻性检验。警报规程应当标准化以便于各级政府及民众做出决策。应当确定地震概率阈值以指导警报等级,而警报等级是以代价和收益,以及信息价值的无形方面,如心理准备与恢复方面效益的客观分析为基础。由社会科学研究确立的有效的公众交流原则应当被用于地震灾险信息的发送。