从传统力学到地震预测——地震预测专家尹祥础介绍最新研究进展

  • 王智慧 (物理科学学院)
  • 创建于 2007-07-11
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7月8日下午,中科院研究生院夏季学期《力学发展与创新思维》讲座第四讲,我们迎来了我国地震预测领域的专家尹祥础研究员。他是中国地震局地震预测研究所(原分析预报中心)研究员、博士生导师,中国科学院力学研究所非线性力学开放实验室(LNM)特邀客座研究员,中国科学院研究生院长期兼职教授,并同时兼任多个相关学术期刊主编或编委。尹老师虽已年过古稀,但依然精神矍铄,他深入浅出、图文并茂地向同学们介绍了脆性介质中灾变事件的新理论)在地震预报研究中的应用,并且特别说明了其中的创新思维:加卸载响应理论LURR(LoaU nload Response Ratio),之后还和同学们做了有益的互动交流。

地震活动是一种极具破坏力的自然现象,它对人类生产活动、经济建设和生命安全直接构成威胁。一些特大型地震,如唐山大地震等,曾造成数十万人的伤亡和无法计量的财产损失。如果能有效预测这些地震的发生,发出预警,从而提前采取准备措施,则能够避免或减缓这些灾难性的事件发生。但是“上天有路,入地无门”,人们至今还无法对震源深处作任何直接的观测研究,而且地震是小概率事件,数据资料的积累异常困难。因此,地震预报长期以来一直是世界性的科学难题和工程难题。

基于这些背景,尹祥础老师首先介绍了自己的科研经历。原来力学专业出身的他,刚刚接触地震方面研究工作时也是感到无从下手。因为在力学书本上学到的问题,都有控制方程、初始条件和边界条件等一些必备要素。但是在地震问题研究中,由于地质条件的差异多变和地球内部数据资料的缺失,很多要素不是很清楚甚至根本不知道,控制方程和初边值条件往往无从谈起。我们只知道一些过程变量(如应力应变)在某一时期的微小变化特性,如何从这些过程变量提取信息、推测地壳受力的临界情况,从而做出地震预报,是一个必须首先解决的现实问题。上个世纪80年代,在没有便捷的网络通信条件下,尹老师与其课题组人员,经过艰苦努力,搜集到了世界各地主要的地震数据资料。仔细分析发现了一个规律,即大地震之前,地壳往往出现加卸载响应比剧增的前兆现象。原来,由于日月引潮力的作用,不但地球上海洋水体会出现潮汐波动现象,地壳岩层等也会出现固体潮,只是其幅值很小(应变10-7量级),以往并没有引起人们多大注意。而恰恰是这些微小的加载卸载,为我们提供了自然的全球范围的实验条件。在地震前夕,震源区岩层由于挤压拉伸,其应力应变达到临界状态而产生微观和宏观的物理损伤,此时,固体潮引发的加卸载响应比(LURR)就会表现出异常突变。如果我们捕捉到了某个地区岩层的LURR异常突变信息,我们就可以预言,这个地区很可能快要发生地震了!基于这个理论模型,尹老师课题组又进行了相关岩石试件实验研究和数值模拟,结果都证实了该模型的可行性和可靠性。

这一创新模型的提出,立即引起了国内外同行的广泛关注,并且作为中国人提出的地震预测理论在世界上得到高度评价。到目前为止,它已经多次成功预测了美国洛杉矶地震、日本关东地震、东南亚地震、云南丽江地震等。特别是2004年利用深腾6800超级计算机成功预测了广东阳江地震,比地震发生仅仅提前6天时间。这都让人们对其刮目相看,并深切希望它能够进一步发展完善,直至以之为基础建立起一套系统的地震中短期预警机制。同时,本领域国内外相关期刊文章、硕士博士论文等也达到几百篇之多。

尹老师介绍说,LURR理论预测地震已经有了良好的基础,取得了突出的成绩,但是仍然存在漏报和误报地震的可能,距离工程标准的实用还有很长道路要走。另外,LURR理论也可以用在预测水库大坝安全、火山地震、矿震、甚至文物保护等方面,并且已经有相关研究在进行,例如中国和意大利正在合作开展文物修复相关研究。他最后列举了目前该领域还存在的一些问题和今后可能的发展方向,希望同学们对感兴趣的题目给与关注和研究。

讲座结束后,同学们热情不减,纷纷就自己感兴趣的内容话题和尹老师进行了交流讨论,但限于时间,不可能每人都有机会提问发言,尹老师爽快地留下了电子邮件和办公地址,欢迎同学们在任何时间和他探讨问题、交流思想。

责任编辑:王智慧

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