日本大地震的科学共识来得太迟＊

DennisNormile

日本大地震的科学共识来得太迟＊

DennisNormile

10年前,位于仙台市的东北大学(Tohoku University)地质学家Koji Minoura及其同事对一次传说中的灾难给出了一些科学的解释。一篇公元901年编写的历史文献对公元869年的一次地震(Joganearthquake)进行了描述,那次地震使日本东北部的一座城堡城遭到毁坏,随后的海啸淹没了周边地区,共造成1000人丧生。Minoura的团队在现在被称为仙台平原(Sendai Plain)的稻田中进行挖掘调研,并根据很能说明问题的海底沉积物推断那次海啸向内陆行进了4km之远。他们估算Jogan地震的震级为8.3,并推论地震复发间隔为1000年。他们在2001年的《自然灾害科学杂志》(Journal of Natural Disaster Science)上撰文称,“仙台平原遭受一次大海啸袭击的概率非常高。”

现在,有关科研成果究竟需要多久才能够、多久才应该对减灾政策产生影响的争论愈演愈烈,而那篇文献正处在争论的中心。早在2011年3月11日日本东北部M9.0地震(Tohoku earthquake)发生的几年前,科学界围绕可能再次发生类似Jogan地震事件的共识已经开始融合。但那一共识未能对地震危险性评估、海啸防备或福岛第一核电站的检查产生任何影响。

位于筑波市(Tsukuba)的活断层和地震研究中心地质学家Yukinobu Okamura率领团队开展独立的研究工作,其成果支持Minoura的推论。他说,“将科研成果传达给社会很有必要。”“我们曾经尝试过这样做,但做得还不够及时。”

日本东北大学海啸工程师Fumihiko Imamura说,将古地震和海啸研究纳入风险评估,“对于弥补现时评估模式中的种种缺陷至关重要”,这也是我们所得到的一点启示。

需要调整地震概率分析模式的地方绝非日本一个国家。俄勒冈波特兰州立大学地球物理学家Robert McCaffrey说,“还有爪哇和新西兰附近等其他一些俯冲带,那里的人们仍然认为不可能发生大地震”,因为他们固守地震过程的旧有模式。但地震预报大都基于涉及最近几个世纪的研究成果“相对这些大地震的周期而言,这显然不够长”,他补充说道。

几十年来,科学家一直在尝试从地质沉积物中获取有关大地震的规模和频度的线索,但直至最近,他们才将类似技术应用到古海啸的研究。西雅图华盛顿大学海啸地质学家Joanne Bourgeois说,20世纪90年代初,“许多人不相信海啸会留下沉积物”。当Minoura对仙台平原开始挖掘调研时,他已经是古海啸学的先驱之一。最近的沉积物地质调查支持他的Jogan结果,而对仙台的地壳应变积累研究也暗示可能会发生一次大地震。即使这样,3·11地震以前,一些地震学家还是“不相信”该地区会发生一次大地震,位于札幌的北海道大学地震学家YuichiroTanioka如是说。

20世纪70年代末,在古地震研究揭示沿加州圣安德烈斯断层的地震复发具有规律性之后,设计人员和工程师开始认识到地质研究对于防备地震的重要性。但直到20世纪90年代中叶,古地震研究才开始对公共政策产生直接影响。一个早期的实例就是卡斯卡迪亚(Cascadia)地震。现在,我们知道那次地震于1700年发生在北美太平洋海岸附近海域的俯冲带上。1986年,研究人员报道了这次巨大地震的第一个地质学证据:沿岸地区海拔急剧下降。这一结果是根据沉积层推断出来的,是俯冲带上侧发生滑动的标志。8年以后,“美国统一建筑规范”(Uniform Building Code)修订版将华盛顿西部和俄勒冈州建筑物的抗震设防要求提高了50%。1995年,部分由于来自太平洋的威胁,美国国会通过了“国家海啸减灾计划”,对海啸危险性研究和应急计划予以支持。

Cascadia地震的规模和时间尚不清楚。有关那次地震的谜底在日本显现出来:东京大学地震学家Kenji Satake及其同事发现日本有一次无当地诱因的海啸记述。1996年,他们在《自然》(Nature)杂志上撰文,将Cascadia地震的日期确定为1700年1月26日,估算震级为9.0。“(日本)在保存记载方面的勤勉劳作博得了佳评”,美国地质调查局(USGS)和西雅图华盛顿大学地质学家Brian Atwater说。

日本地震调查研究推进本部(Headquarters for Earthquake Research Promotion)编制日本的地震危险性图,用于估计潜在的海啸灾害。该部结合古地震研究确定地震危险性但仅限于北海道地区(Hokkaido),Tanioka说。他又补充道,北海道是日本人定居的现代日本的最后一个地区,那里的可靠记录只能追溯到19世纪中叶。在其他地方,该机构依据的是“400年以前的可用于估算地震频度和震级的记载,”Imamura说。利用这些记录,地震调查研究本部警告称,未来30年3·11地震袭击的地方发生M7.5地震的概率为99%。

2005年左右,Okamura及其同事在仙台地区开展了广泛、详尽的调研,其结果支持Minoura的原创性发现。据Okamura介绍,地震调查研究本部正在研究是否/如何将Jogan地震纳入东北町(Tohoku)地区的风险评估当中。“但评估工作还未完成,地震就发生了”,他说。

对于福岛核电站而言,任何上调防灾标准的举措都为时已晚。第一反应堆于1971年建成,而Jogan地震是在那之后很久才被科学界认定。按照设计人员的规划,核电站海堤设计高程是5.7m;而东京电力公司估计3月11日摧毁备用柴油发电机组的海啸高达14m。2008年,当一个专家小组考察该核电站的抗震性能时,东京电力公司失去了一次弥补这一缺陷的机会。据华盛顿邮报报道,Okamura将Jogan地震告诉了该专家小组,并警告说可能会发生更大的海啸。Okamura坚称,专家小组主要关心的是地震摇晃,而对他的担心则置之不理。

正如Minoura所意,日本和其他国家无疑将重新审视海啸威胁。Minoura说,起初他只是想“搞清沿海环境的地质过程。”但现在,“我想深入探究与海啸相关的地质工作的未来”。Tohoku地震应该使科学界和当局明白,9级地震可以发生在沿俯冲带的任何地方,McCaffrey说。3·11地震的影响无异于一次海啸,必将是广泛而深远的。

译自:Science,1April2011,332:22-23

原题:Scientific consensus on great quake came too late

(中国地震局地球物理研究所 左玉玲 译)

(译者电子信箱,左玉玲:yulingzuo@yahoo.com.cn)

P315;

D;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.05.001

2011-04-21。