为什么地震没有办法预报？那地震局还有什么用？

地震是地球上最频繁的自然灾害之一。全世界每天都发生1万多次地震，一年要发生500多万次地震。

尽管时间已经来到2020年了，但我们仍然只能对地震实现极为有限的短时预警（几秒到几分钟级别），却无法对几天甚至几周之后的地震进行准确的预测。

这主要是目前我们对地震的了解还非常少，一方面对于地震产生机制的学说还在统一过程之中，另一方面我们对于地球深处结构的理解不足，导致地球内部对于我们来说还是一个混沌体系，太多无法理解的变量使得我们目前没有办法建立精确的地震模型。

先从地震产生机制说起，过去的主流学说有粘滑说、岩石破裂说和弹性回跳说。

这些学说大都是经验模型和理论假设，毕竟科学研究的初期时就好像瞎子摸象，每个人都只能看到大象的其中一部分，只有摸得地方足够多了，才能对大象产生全面的深入理解。

粘滑说的大概意思就是断裂结构层之间的粘合和滑动导致了地震，而岩石破裂说则认为是岩石的破裂释放的能量产生的应力导致的地震，弹性回跳说简单来说则是认为断层的挤压和破裂产生的应力导致卸荷回弹导致地震的发生。

目前已有一些研究者开始逐渐将过去的学说进行统一，归纳出一个全面的地震发生机理。比如说锁固段脆性破裂理论：由于孕震断层中的高承载力地质结构（称为锁固段）在地震产生阶段起到阻滑和黏结作用，导致其最终脆性破裂产生应力，这些应力进一步产生弹性回跳，从而产生地震。

随着我们对地震这头“大象”的理解越来越全面，越来越深刻，我们也将获得能够预测地震的初步的规律。

但即便我们对地震产生的原理有了一定的理解，想要精确预测地震依然非常困难。

主要原因是我们对地球的了解还很浅薄，是字面意义上的“浅薄”，目前我们最深的钻探不过万米，只是地球半径的几百分之一和几千分之一。在这种上天容易入地难的情况下，我们对地球内部构造的了解实在是非常的粗糙和局限。

而不了解地球内部构造，我们就没办法对地震在地球内部发生和传播的规律进行总结。

那么做不到地震预报，为什么我们还要建设那么多的地震局和地震研究所呢？

首先，地震局的功能主要是研究地震，通过增加对地震原理和地球结构的理解，建立起靠谱的认知系统，才能最终实现对地震的准确预报。

其次，虽然目前没有办法对地震进行准确预报，但却能准确的进行短时间的预警。

预警的原理很简单，因为地震会产生体波和面波。

体波包含横波和纵波。纵波是上下的波动，横波是水平方向的波动。纵波传播快破快小（7公里每秒），横波传播慢破坏大（4公里每秒）。而面波是横波和纵波在地面相遇后产生的混合波，破坏力更强。

所以只要通过深埋地下的检测设备，感应到纵波，我们就能在实际破坏力（横波）抵达地面前获得宝贵的预警时间。

这几十秒到几分钟的时间看起来很短，但有时候却能减少很大的人员伤亡。

经过近些年的努力，我们国家已经建立起了一个相对完善的监测网络，除了少量震源距离地面很近的地震，大部分稍大一点的地震都能够进行预警了。

之前有朋友问我，为什么不采用动物来预警呢？有些动物如老鼠、马、兔子啥的不是说在地震前就有异常现象吗？

其实据我所知之前的确有些地震局会养一些动物来作为参考。但这种手段并没有太大作用。原因有3点：

1. 并不是每次地震前动物都有异动。

2. 动物豢养成本和观测难度都很大。举个例子，如果你家的狗突然撒欢，你如何判断你家的狗是A发情了，B吃饱了撑的，C生病了，D地震了。动物异常现象本身缺乏精准的量化标准，所以很难用来做精确指标。

3. 动物的异常本质上也是对地震纵波或者裂隙释放气体的一种短时预警反应，但现在已经有精密的传感器可以监测这些指标了，动物异常现象的意义就不大了。

之前网络上有很多人说既然地震局不能预报地震，那就是浪费钱，不如全都裁撤了省点钱干别的。这种言论当然是非常可笑的。这就好像艾滋病和新冠病毒现在没有特效药和疫苗，但依然需要源源不断的投入科研力量去研发是一个道理。

另外大家也不要对地震的预测过于悲观，所有的科学研究都是一个从无到有，从浅入深的过程。现在有很多科学家都在努力钻研中，也产生了一些积极的成果，我这里举2个小例子。

第一个例子，科学家发现大地震发生的前几天里，震中地下断层导致岩石中的氡气顺着小裂隙释放，使大气层电子浓度增加，红外线辐射提高。如果相关研究在更普遍的范围内得到证实，可能使我们预警地震的时间从几分钟大幅度提高到几天，这已经可以称得上是预报了。

第二个例子，就在近期，科学家们通过人工智能算法对1990年至2018年数百次大地震中采集的大量地震记录数据进行了分析，发现了地核中的炎热、大密度结构，这些结果对我们理解地球构造和地震传播规律很有帮助。

大数据和人工智能的到来给地震研究带来了全新的数据统计和分析方法，将极大的加速我们对地震的研究。

因此虽然人类目前对于地震的了解依然有限，但随着研究的深入，我们最终能够掌握更多的知识，实现对地震进行准确的预防，甚至一定程度上的人工干涉，比如在大地震到来之前提前将其化解为微小地震。

这一天，一定会到来。

作者明杭，80后理科博士，现于中国科学院从事科研工作，欢迎关注点赞，留言交流。