科學家能預測特定的地震嗎？簡而言之，不能。科學尚未找到做出可操作的地震預測的方法。有用的預測需要明確時間、地點和震級——所有這些都需要相當具體，並提前足夠的時間才值得。
例如，如果我預測加利福尼亞州將在2023年發生地震，這肯定會成真，但它沒有用，因為加利福尼亞州每天都發生許多小地震。或者想象一下，我預測西北太平洋地區將發生8級或更大的地震。這幾乎肯定是真實的，但沒有明確時間，所以這不是有用的新資訊。
地震發生是因為構造板塊緩慢而穩定的運動導致應力在地球地殼的斷層處積聚。斷層實際上不是線，而是向下延伸數英里到地下的平面。來自所有上覆岩石重量的巨大壓力產生的摩擦力將這些裂縫固定在一起。
支援科學新聞業
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
地震始於斷層上的某個小點，那裡的應力克服了摩擦力。兩側相互滑動，破裂以每秒一到兩英里的速度向外蔓延。斷層面兩側相互研磨，向各個方向發出岩石運動波。就像向池塘中扔一塊石頭後產生的漣漪一樣，正是這些波使地面震動並造成破壞。
大多數地震在沒有預警的情況下發生，因為斷層卡住了——儘管周圍移動的板塊施加了壓力，但它們仍被鎖定並保持靜止，因此在破裂開始之前是靜默的。地震學家尚未發現任何可靠的訊號來測量初始破裂之前的情況。
一個地區發生地震的可能性如何？
另一方面，今天的地震科學在所謂的預測（forecast）方面取得了長足的進步，而不是預報（prediction）。
地震學家可以使用毫米級精度的GPS技術和其他方法測量板塊的運動，並探測應力積聚的地點。科學家們瞭解過去地震的記錄歷史，甚至可以使用古地震學方法推斷更久遠的時間：地質學上儲存的過去地震的證據。
將所有這些資訊放在一起，使我們能夠識別出斷層破裂條件成熟的區域。這些預測表示為未來幾十年內某個區域發生給定大小或更大地震的可能性。例如，美國地質調查局估計，未來30年舊金山灣區發生6.7級或更大地震的機率為72%。
是否有任何地震即將來臨的跡象？
大約只有 1/20 的破壞性地震有前震——在同一地點發生在更大地震之前的小地震。但根據定義，它們在更大的地震發生之前不算作前震。無法識別孤立的地震是否為前震是仍然無法進行有效預測的一個重要原因。
然而，在過去十年左右，發生了一些8級或更大的特大地震，包括2011年日本9.0級東北地震和海嘯以及2014年智利8.1級地震。有趣的是，更大比例的特大地震似乎表現出一些前兆事件，形式為地震儀檢測到的一系列前震或GPS 站檢測到的附近地殼加速運動，地震科學家稱之為“慢滑動事件”。
這些觀察結果表明，也許至少對於某些特大地震來說，確實存在前兆訊號。可能是隨之而來的地震的巨大規模使得主震事件之前斷層區域中原本難以察覺的變化變得更容易被探測到。我們不知道，因為8級以上的大地震太少了。科學家沒有足夠的例子來使用統計方法檢驗假設。
事實上，雖然地震科學家都同意我們今天無法預測地震，但現在基本上有兩個陣營：一種觀點認為，地震是微小效應的複雜級聯的結果——一種敏感的連鎖反應，始於斷層深處諺語中的蝴蝶翅膀的拍動——因此它們本質上是不可預測的，並且將永遠如此。另一方面，一些地球物理學家認為，如果我們能夠找到正確的訊號來測量並獲得足夠的經驗，我們可能有一天會解開預測的關鍵。
早期預警系統是如何工作的？
今天真正的突破是，科學家們開發了地震早期預警系統，例如美國地質調查局的 ShakeAlert，現在在加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州執行。這些系統可以向居民的移動裝置以及包括公用事業、醫院、火車等關鍵機械的操作員發出警報，在震動開始前提供幾秒到一分鐘以上的預警時間。
這聽起來像是地震預測，但事實並非如此。地震早期預警依賴於地震儀網路，這些地震儀探測斷層上地震的最初開始，並在破壞性波浪傳播很遠之前自動計算其位置和震級。感測、計算和資料傳輸都以接近光速的速度發生，而地震波的移動速度較慢。這種時間差是早期預警成為可能的原因。
例如，如果地震開始於華盛頓州海岸附近的海洋下方，沿海站可以檢測到它，而像波特蘭和西雅圖這樣的城市可能會獲得數十秒的預警時間。人們很可能有足夠的時間採取諸如“趴下、掩護、抓牢”之類的生命安全行動——只要他們離斷層本身足夠遠。
預測會帶來哪些複雜情況？
雖然地震預測經常被認為是地震學的“聖盃”，但如果真的發展起來，實際上會帶來一些真正的困境。
首先，地震非常罕見，任何早期方法的準確性都必然是不確定的。面對這種不確定性，誰將決定採取重大行動，例如疏散整個城市或地區？如果地震沒有發生，人們應該離開多久？在出現多少次“狼來了”的情況後，公眾會停止聽從命令？官員如何在大規模疏散的混亂帶來的已知風險與震動本身的風險之間取得平衡？預測技術將完全形成且可靠的想法是一種幻想。
地震學領域經常說地震不會殺死人，建築物才會。今天的科學家們已經足夠擅長預測地震災害，因此最佳行動方案是加倍努力建造或改造建築物、橋樑和其他基礎設施，使其在已知未來大地震風險的任何地區發生地面震動時都安全且具有韌性。至少在可預見的未來，這些預防措施在挽救生命和財產方面的回報將遠遠超過對地震預測手段的期望。
以下文章經The Conversation線上出版物許可轉載，該出版物報道最新研究。