面对地震灾害，人们一直期待能够提前预知，以便随机采取避害措施。为解开地震发生的谜团，探索地震成因及其发震过程作为一门独立科学被建立起来。然而，地震科学研究130年来，其研究进展迄今未能使人类实现准确预报地震的愿望。

这是为什么？在汶川地震一周年之际，人们可从中科院院士陈运泰陆续发表的文章中了解到地震科学研究的进展和困难。

汶川大地震发生后4个小时，即当天14：32～18：30之间，陈运泰领导的课题组应用全球地震台网（Global Seismographic Network，GSN）记录的宽频带远震波形资料，反演出这次地震的震源位置和地震破裂发生、传播、停止的时间和空间过程。他们的结果也得到了后来实地科学考察结果的证实。这种反演地震的结果，为指挥抗震救灾提供了科学依据，能够很快了解地震不同地区的可能灾情。

社会对地震预报的实际需求与理解误区

陈运泰2007年发表于《地震地磁观测与研究》杂志上的《地震预测——进展、困难与前景》文章中介绍，地震预测或预报不是“在某地最近要发生大地震”这类判断。这种判断听起来没有语法上的问题，但本质上没有任何意义，属于模糊语言。地震科学关于地震的预测或预报，必须指出地震发生的准确地点、具体时间和级别的高低，简称为地震“三要素”，并对其发震区间加以明确界定，同时，还需要用发震概率来表示预测的可信程度。

通常，地震预测分为3个期限，即长、中、短期3种。10年以上为长期，1～10年发生的为中期，1天至数百天以内为短期。短期中，1天至10天以内为临震预测。在评估地震预测是否准确时，“目标震级”的大小十分重要。小地震发生频率很高，地球上几乎每天都出现。如果有人说他预测某地将要发生地震，小的比较容易巧遇，而6.0级以上的地震预测并非易事。而6.0级以上地震往往会在人口比较密集的居住地区造成重大人员伤亡和经济损失，预报则慎之又慎。

他说，“如果有人曾预报过某次地震的发生，外行若知道从这几要素追问，也会发现其真假。社会需要的是准确、负责任的地震预报，而非用其中某一点的异常就能判定。但地震发生时，人们处于情绪紧张、激动之中，也往往容易轻信不同说法。”

预测从十分乐观到万分悲观

在这篇文章中，他还详尽介绍了地震预测是一个多世纪以来世界各国地震学家最为关注的目标之一。

上世纪70年代，苏联报道了地震波波速比（纵波速度VP与横波速度VS的比值VP/VS）在地震之前降低之后，美国纽约兰山湖地区也观测到了震前波速比异常。

随之而来的大量有关震前波速异常、波速比异常等前兆现象的报道和膨胀—扩散模式、膨胀—失稳模式等有关地震前兆的物理机制的提出，以及1975年中国海城地震的成功预报使得国际地震学界对地震预测一度弥漫了极其乐观的情绪，甚而乐观地认为“即使对地震发生的物理机制了解得不是很透彻，如同天气、潮汐、火山喷发预测那样，也可能对地震作出某种程度的预报。当时，连许多著名的地球物理学家都深信：系统地进行短临地震预测是可行的，不久就可望对地震进行常规的预测，关键是布设足够的仪器以发现与测量地震前兆。

然而，科学家很快就发现地震预测的观测基础和理论基础都有问题：对波速比异常重新作测量时发现原先报道的结果重复不了；对震后报道的大地测量、地球化学和电磁异常，究竟是不是与地震有关的前兆产生了疑问；由理论模式以及实验室做的岩石力学膨胀、微破裂和流体流动实验的结果，得不出早些时候提出的前兆异常随时间变化的进程。接着，运用经验性的地震预报方法，未能对1976年中国唐山大地震作出短临预报；上世纪80～90年代，美国地震学家预报的圣安德列斯断层上的帕克菲尔德地震、日本地震学家预报的日本东海大地震都没有发生，又使许多人感到悲观。

一个多世纪以来，对地震预测从十分乐观到极度悲观，不同的观点一直争论不休。

“空区方法”和“应力影区”的成败得失

此外，陈运泰在《2007科学发展报告》上又发表了《地震预测现状与前景》一文。他指出，“上世纪60年代以来，地震预测特别是中长期预测取得了一些有意义的进展。”

在长期预测方面，地震预测研究最突出的进展是空区理论的建立。在环太平洋地震带，几乎所有的大地震都发生在运用“地震空区”方法预先确定的空区内。运用这一方法，美国地震学家于1984年正式预报的帕克菲尔德（Parkfield）6级地震，终于在比预测的时间（1988±4.3年）——即预测最晚时间1993年初之前——晚了整整11年后的2004年9月28日17时15分24秒发生。运用“地震空区”方法，美国地震学家成功预报了1989年10月18日美国加州洛马普列塔（Loma Prieta）6.9级地震。

在我国，板内地震空区的识别也有一些成功的震例。但是，日本地震学家用“地震空区”方法预报的“东海大地震”从1978年到现在已过了28年仍未发生。实际上，洛马普列塔地震的情况与预报的并不准确相符，仍然不能排除是碰运气的成分，而帕克菲尔德地震比预测的时间晚了整整11年才发生。这些情况表明，即使是发生于板块边界的、看上去很有规律的地震序列，要想准确预报也是很困难的。

在中期预测方面，运用“应力影区”方法对许多地震序列作的回溯性研究取得了很有意义的结果。日本地震学家运用关于地震活动性图像的“茂木模式”成功预报了1978年墨西哥南部瓦哈卡（Oaxaca）7.7级地震；俄罗斯克依利斯—博罗克(Кейлис-Борок，В.И.）及其同事提出了一种被称作强震发生“增加概率的时间”（Time of Increased Probability，缩写为TIP）的中期预测方法，对2003年9月25日日本北海道8.1级大地震以及2003年12月22日美国加州中部圣西蒙（San Simeon）6.5级地震作了预报，并取得了成功。尽管地震中期预测取得了上述进展，但仍存在一些不容忽视的问题，如“应力影区”方法目前尚未被用于地震预报试验；迄今尚未对“茂木模式”以及克依利斯—博罗克方法进行过全面检验；预报瓦哈卡地震所依据的地震活动性图像前兆的真实性仍有疑问。

与中长期地震预测的进展相比，短期与临震预测进展不大。多年来，地震学家一直在致力于探索“确定性的地震前兆”，即任何一种可以在地震之前必被无一例外地观测到并且一旦出现必无一例外地发生大地震的异常，但没有取得突破性的进展。从1989年开始，国际地震学和地球内部物理学协会（IASPEI）下属的地震预测分委员会，组织了专家小组对各国专家自己提名的“有意义的地震前兆”进行了两轮评审。

“有意义的地震前兆”指的是，“地震之前发生的、被认为是与该主震的孕震过程有关联的一种环境参数的、定量的、可测量的变化”。第一轮，1989～1990年；第二轮，1991～1996年。两轮共评审了37项，其中只有5项被通过认定，包括震前数小时至数月的前震；震前数月至数年的“预震”；强余震之前的地震“平静”；震前地下水中氡气含量减少、水温下降；震前地下水上升反映的地壳形变。以上5项即使被确认为“有意义的地震前兆”，并不意味着即可用以预报地震。例如，前震无疑是地震的前兆，但是如何识别前震仍然是一个待解决的问题。

上世纪80年代以后，国际上对地震前兆的研究重点转移到探索大地震前的暂态滑移前兆。为此，美国地质调查局（USGS）在加州中部帕克菲尔德建立了地震预测试验场，布设了密集的地震观测台网与前兆观测台网以检测前震及其他各种可能的地震前兆。但是，预报中的帕克菲尔德6.0级地震不但比预测的时间晚了11年才发生，而且在震前未检测到、至今也仍未分析出有地震前兆。

地震学家雾里看花观测地球

地震预测究竟难在哪里？

在《地震预测现状与前景》一文中，陈运泰认为，地震预报存在三点困难。

第一，地球内部的“不可入性”。目前，人类还不能深入到处在高温高压状态的地球内部设置台站、安装观测仪器，对震源直接进行观测。地震学家只能在地球表面，在许多情况下是在占地球表面面积仅约30%的陆地上和距离地球表面很浅的地球内部，至多是几千米深的井下，用相当稀疏、很不均匀的观测台网进行观测，利用由此获取的很不完整、很不充足，有时甚至还很不精确的资料来“反演”地球内部的情况。而地球内部很不均匀，也不怎么“透明”，地震学家在地球表面上“看”地球内部连“雾里看花”都不及，他们好比是透过浓雾去看被哈哈镜扭曲了的地球内部的影像。凡此种种都极大地限制了人类对震源所在环境及对震源本身的了解。

第二，大地震的“非频发性”。大地震是一种稀少的“非频发”事件，大地震的复发时间比人的寿命、比有现代仪器观测以来的时间长得多，限制了作为一门观测科学的地震学在对现象的观测和对经验规律认知上的进展。迄今对大地震之前的前兆现象的研究仍然处于对各个震例进行总结研究阶段，缺乏建立地震发生的理论所必需的切实可靠的经验规律，而经验规律的总结概括以及理论的建立验证都由于大地震是一种稀少的“非频发”事件而受到限制。作为一种自然灾害，人们痛感震灾频仍，可是等到要去研究它的规律性时，又深受“样本”稀少之限。

第三，地震物理过程的复杂性。地震是发生于极为复杂的地质环境中的一种自然现象，地震过程在从宏观直至微观的所有层次上都是极为复杂的物理过程。地震前兆出现的复杂性和多变性可能与地震震源区地质环境的复杂性以及地震过程的高度非线性、复杂性密切相关。

实现地震预测可审慎乐观

2008年汶川地震后，陈运泰在《求是》杂志上发表了《地震预测要知难而进》。他说，“目前地震预测尚处于初期的科学探索阶段，地震预测的能力特别是短临地震预测的能力还很低，与迫切的社会需求相距甚远。解决这一需要长期探索的地球科学难题，唯有依靠科技进步、依靠科学家群体。一方面，科学家应当倾其所能把代表当前科技最高水平的知识用于地震预测；另一方面，科学家作为一个群体，而不仅是某个个人还应勇负责任，把代表当前科技界最高认识水平的有关地震的信息，包括正反两方面的信息如实地传递给公众。”

他认为，解决地震预测难题的出路，既不能单纯依靠经验性方法，也不能置迫切的社会需求于不顾。单纯指望几十年后的某一天基础研究的飞跃进展和重大突破，在这方面，地震预测与纯基础研究不完全一样。尽管地震预测非常困难，但特别需要乐观指出的是，与40年前的情况相比，今天面临的科学难题依旧，并未增加，而它们却比先前暴露得更加清楚。现代地震观测技术的进步、高新技术的发展与应用，为地震预测研究带来了历史性的机遇。依靠科技进步，强化对地震及其前兆的观测，开展并坚持以地震预测试验场为重要方式的地震预测科学试验，系统地开展基础性的对地球内部及地震的观测、探测与研究，坚持不懈，对实现地震预测的前景是可以审慎乐观的。