关于地震能不能预报的问题，专家一定会告诉你，地震还不能做到人们所希 望的准确预报。可是，我想告诉你，地震预报科学进展到了可能比产科医生预测 宝宝出生还要准确，你信吗？

为了说清楚这个问题，我们就从“孕”说起吧。

1、“孕”宝与“孕”震：人与自然从外延的相似到内涵的统一

任何一个人，在来到这个世界之前，要在妈妈的肚子里待十个月，叫十月怀胎，这个时候你的“准”妈妈叫“孕”妇。地震发生之前也有一个能量积累的准 备过程，科学家把这个过程叫做“孕”震。科学家预测地震的发生过程就像产科医生预测宝宝降生的过程一样。不信吗，那我们就来对比一下他们的过程，看看 地震预报专家与产科医生有什么差别。

十月怀胎一朝分娩，妈妈们是怎么知道宝宝就要来到这个世界的呢？

能来到这个世界，对于妈妈们来说需要经历十月（平均约 40 周）怀胎的过 程。这个“十月（平均约 40 周）”的时间长度就是孕产周期。只要在38-42周期 间出生就算正常。到了38-42周的时候，医生会告诉妈妈们请假待产，因为宝宝随时会出生，所以家庭需要做好随时到医院的应急准备。宝宝究竟哪一天生出来 呢？在监测手段还不太发达的时候，医生其实是无法准确说的出来的！于是产前的培训医生会告诉妈妈们细心观察重要的临产症状（注：宫缩、见红与破水）！

如果把38-42周当作40周的加减 2 周来看待的话，就有正负2周的时间误 差（28天），就相当于预测孩子出生存在10%的误差。这个误差的来源主要在于孕产妈妈们的个体特征。如果把这个10%的误差用在孕震周期与预测地震发生的误差上，看看会出现什么情况呢？

我们先从实验来看孕震过程与孕震周期是怎么回事吧。

科学家通过岩石力学实验发现，对一定类型的岩石进行加压令其产生变形直到破坏，这个过程就好比地下的岩体在一定的地球动力学环境条件下积累变形到 发生剪切位错导致能量快速释放而地震一样。不同的加压速度，岩石破坏所用的时间长度不一样。但是，对于某一类岩石来说，对不同的样本以相同的速度加压，会得到接近的破裂时间长度，于是科学家把这个破裂时间长度的平均值叫做实验样本的“地震”周期。由于岩石介质不完全均匀，这个周期也是有误差的，这个 误差一般也在10%左右。如果把这个过程放到大自然中去，就好比一定的地球动力学环境中，这个区域地壳运动的速度基本上维持在某个水平，其中的断层积累能量产生剪切位错的时间也是差不多固定在某一个数值，这个数值就叫做那个区域断层的“孕震”周期。

美国帕克菲尔德地震实验场的建立就是因为科学家发现了圣安德烈斯断层“孕震”时间已经到了接近下一个地震宝宝出生的时间了！我们假设某一条断层“孕”育一次破坏性地震的周期是300年，按照产科医生预测宝宝降生的10%误 差作为地震预测准确性程度的评判标准，那么我们在做出预报后的30年内发生这个破坏性的地震应该都算正确。但是，对于破坏性地震，虽然是少数，对人类 的生命、财产和经济发展都会产生灾害性的损失，是人类所不能接受的。而且30年的误差太大，完全不能满足社会的需求！想象一下，一个地震预报意见发布以后，人们要用30年的时间来提心吊胆的过日子，是不是特别悲摧。实际上，我们现在可以把时间缩短到1-3 年（地震中期预报），甚至是一年以内（短期预报），人们也是不能容忍的！怎么办呢？科学家必须想办法减小误差，公众也强烈要求科学家来想办法。

2、“孕”周期对提升地震预测/预报精度的启示

在2008汶川地震后中国科学家针对如何才能提高地震预测的时间精度展开了深入探索！要实现提高临震预报的精度，除了提高孕震周期的估算精度以外， 更重要的是要能够准确知道接近临震的标志。那么，诊断地球的科学家怎么才能知道孕震已经到了接近临震的状态呢？

还是先从实验室入手。马瑾院士团队通过改进实验设备，从以前的实验中发现了岩石临近破坏“发震”之前还要经历一个很短暂的阶段，叫做“亚失稳态” 阶段。这个阶段非常短，就好比“胎儿头入骨盆”，然后再等出现“临产症状要 上产床”了。科学家把这两个过程分别命名为亚失稳态 I（胎儿头入骨盆）和亚 失稳态 II（临产信号出现，上产床！）。仍然按照300年周期来作为“孕震”周 期，那么这个亚失稳 I 阶段大约只占 3.5 个月左右，而亚失稳 II 大约占几天到 几个小时。这个“亚失稳态”就相当于怀孕进入38周随时都可以生产的阶段了。如果科学家要想提高地震预测的时间精度，就需要到大自然中去寻找这个“亚失稳态”的标志。如果能够找到，那地震预报的时间误差就由原来的30年 变成了3.5 个月甚至是几天到几个小时。用3.5个月来除以300 年，这个误差是不是比产科大夫预测孕妇生产的误差大大提高了呢？但是，问题又来了。这个“亚失稳态”的标志是什么呢？实际孕震过程中诊断地球的“医生”能不能找到这个 “亚失稳态”的标志呢？

3、走出实验室，寻找“亚失稳态”的野外标志

马瑾院士通过实验发现，岩石破裂之前进入“亚失稳态”阶段的时候，岩石内部的变形和温度都会出现剧烈的变化，叫做变形“协同化”（注：就是 1！2！ 3！加油！），就是说会出现破坏的特征性“前兆”。系统地研究了这些“前兆”特 征以后，马瑾院士就带着她的团队一方面到已经发生的地震过程中去找，另一方 面又亲自到野外去建观测台站来检测，看看实际地震过程是否符合实验的结果。 以汶川地震和九寨沟地震为例，已经发生的实际地震前兆找到了！于是，马瑾院士先后发表科学论文指出，地震是有前兆的，关键是如何在地震发生前准确识别出来！这个变形“协同化”的亚失稳态阶段就好比“怀孕进入 38 周以后孕妇在 家待产，全家人的行动计划都要围着孕妇生产的这个事情为中心”一样。

4、“瓜熟蒂落”：亚失稳态与临震 “幂律奇异性”前兆特征的本质统一

另外一位岩石力学家白以龙院士和他的团队则从实验中发现，岩石破坏“发 震”前会出现临震的“幂律奇异性”前兆特征，还发现了对应地有相应的幂律奇异性指数。通过这个临震前兆幂律奇异性指数可以预测岩石破坏“发震”的时间。于是白院士带着他的团队从 GPS（全球定位系统）观测（注：用于监测地表变形 的现代化观测方法）中去寻找汶川地震前是否存在这个临震的幂律奇异性前兆特征。经过观测数据收集整理后，这个临震的幂律奇异性前兆特征也找到了，相应的幂律奇异性指数也得到了确定，并且根据这个指数预测地震发生的时间几乎与汶川地震的实际发生时间重合。这件事的影响非同小可！它说明，按照力学理论过程，借助先进的观测技术，可以找到地震发生的临震前兆。但是，实验结果也表明，要找到这个“前兆”的奇异性指数要求我们观测变形的技术精度必须达到 或者接近10-8这个量级。而我们目前实际的 GPS 观测台网的精度只能达到10-6这 个量级，还差2个数量级；不过，通过改进数据处理方法，还可以适当提高精度。

那么，提高预测精度的问题就找到了：不是地震能不能预报的问题，是观测 技术和观测台网密度达不到准确预测地震的要求。这就好比医生观察宝宝从听诊 器到 B 超再到现在的彩超的过程。那对于提高地震预测精度来说，我们还有没有 别的办法来补救呢？

5、从地面到空间：提高地震预测/预报精度的技术革命

从事空间天气的科学家在整理观测资料的时候发现了一些奇怪的现象：在不应该出现大气静电场降低的时候观测到了快速降低的大气静电场，当这个大气静 电场下降到最低值后 24 小时内在附近会出现破坏性地震。这是偶然现象呢？还 是必然联系呢？于是地球空间科学家们就联合起来系统的总结了观测历史上所 有出现这个情况的案例，结果发现，全球有观测台网的区域，6级以上地震发生 前都找到了这个大气静电场下降异常。这件事的影响力可大了！相当于把原来地 震预报 30 年的时间误差缩短到了24小时以内！而且6 级以上地震准确性很高。于是根据孕震构造（相当于“孕妇”）的特征建立一定密度的观测台网对于提高 破坏性地震的时间精度就是下一步的重点工作了！现在，用24小时除以300 年，你是不是可以相信地震预报精度比产科医生预测宝宝降生的时间精度更高了呢？这个时间过程就好比妈妈接收到了宝宝发出的临产信号要到医院产房生孩子一样，通常也需要1天甚至是2天。

6、总结与展望

以上从岩石力学、构造物理学的实验角度，从理论上已经证实，地震有前兆， 应该是可以预测的。地球科学家预测地震的发生是不是很像产科医生预测宝宝降 生一样？十月怀胎一朝分娩，靠的是临产前的宝宝们给妈妈们发出的特殊“症状” 信号；地球科学家不断发明新技术，探知更为有效的“临震”前兆，提高地震临震预报的时间精度达到 24 小时以内也应该是可能的！

目前，中国地震局会同中国科学院有关科研院所和有关大学正在围绕着如何 提升观测精度、如何提高临震信号判别准确度、如何入地观测地应力场变化等等设立了国家地震科学实验场，展开科技攻关，机器学习、大数据分析方法等等正在引入。提高地震预测/预报精准度的路上，欢迎您！

本文作者系中国地震台网中心 黄辅琼研究员