(2)震前热异常现象受到人们重视
地震热红外或热异常由上个世纪前苏联科学家发现 , 我国科学家马宗晋、徐秀登和强祖基等利用地温、地热数据等发现了1960年到1990年多个地震发生的震前异常增温现象 。
随着卫星遥感技术、空间观测技术的发展 , 国内外专家利用包括国产风云气象系列卫星等多个载荷的热红外观测数据及其反演产品 , 发现了大量震前热异常现象 , 并总结出如下规律:
震前在震中附近红外波段会出现孤立的高温异常区 , 该区域随着地震临近可发生迁移、形状及走向的变化;
异常区域温度明显比周围高;
地震异常的面积越大、温度越高 , 震级较大的概率也相应越高;
一般在增温异常达到最大幅度后 , 在几天至60天内发震 。
而关于地震热异常的机理 , 学者们开展了有益的探索 。 强祖基等提出了“气热说” , 该理论认为震前在震源区出现的孤立状增温异常是地球放气(水蒸气、甲烷、二氧化碳等)、电场突变以及太阳辐射下的共同作用结果 。
徐秀登在此基础上提出临震大气静电异常对大气的极化作用是在太阳辐射下产生大面积、大幅度增温的重要因素 , 而震前逸出的温室气体所造成的局部“温室效应”对于热异常的贡献也占有相当比重 。
耿乃光、吴立新等学者在应力加载红外观测实验中发现 , 破裂型地震在破裂前会在破裂点产生低温或高温前兆 , 并在此实验基础上提出了“应力致热说” , 发展了遥感岩石力学 。
美国学者弗罗因德提出的理论认为 , 在地震发生前 , 地应力不断增大 , 导致岩石的过氧键断裂 , 使得岩石中的电子电荷转移形成正电子空穴 , 在地壳形成类似于电池的闭环电路 , 产生电子转移即电流而造成局部的热红外辐射增强 。
此外 , 还存在地下热传导说、断层蠕动摩擦生热说、地下热流体上涌机理等 。 但是与大多数前兆研究一样 , 地震热异常的研究仍囿于经验性归纳 , 没有排除偶然性的震例研究 , 仍缺乏可靠的前兆机制和理论 , 迄今为止其存在性问题尚没有得到很好解决 。
(3)长时序预测模拟打开新局面
前兆研究是一门涉及多领域知识的复杂学科 , 在缺乏有效观测手段、实验设备及理论指导的大背景下 , 我们无法对自然界中观测到的“异常信号”进行溯源 , 判断其与地震的渊源 , 更难以利用演绎推理直接证明前兆与地震的关系 , 因此长时间统计研究是现阶段更切实、有效的方案 。
长时间统计研究 , 是指利用历史观测数据提取前兆信号 , 然后利用前兆信号对历史地震进行模拟预测 , 通过定量评估前兆整体的映震能力 , 探究目标前兆与地震的关系 。
进行地震预测模拟研究时 , 需要遵循三个原则:准确性 , 即对未来地震的震中位置、时间以及震级大小要有明确描述;客观性 , 预测者可客观公正、不加多余解释地评价每一次地震预测的成功性;真实性 , 完全模拟真实地震预测 , 模拟预测时禁止使用晚于预测时刻的数据构建地震预测模型 。
基于上述三个原则 , 通常利用三个指标来定量评估地震与前兆的关系 , 分别是事件漏报率、警报失败率和总时空预警域 。 事件漏报率是指在地震预测中 , 没有被成功预测的地震数量占总地震数量的比例 。 警报失败率是没有成功预测地震的警报占总警报数量的比例 。 每一次做预测时 , 预测者往往会给出地震可能发生的一个时空范围 , 我们称之为时空预警域 , 所有预测的时空预警域之和便是总时空预警域 。
我们利用热红外遥感数据提取了中国大陆地区近6000个4.0级以上地震于震前30天内造成的热红外信号异常 , 并从统计角度成功证明了热异常与地震的时空相关性 。
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