科學(xué)家認為印尼仍處在地震危險中；最新的研究成果更真實地揭示出那場特大地震的基本特征
去年圣誕節(jié)后的第二天，驚世地震海嘯席卷南亞。正所謂禍不單行，僅僅過了三個月，一場強烈地震再次襲擊印尼。復(fù)活節(jié)后的第二天，當(dāng)?shù)貢r間2005年3月28日深夜，印尼蘇門答臘島附近海域又發(fā)生8.7級強震。
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果不是這場新的特大地震接踵而至，世界其他地方的人們或許已經(jīng)漸漸淡忘了南亞地震海嘯。但對各國科學(xué)家來說，研究工作才剛剛開始。
利用高頻信號
“12·26”地震海嘯以后，很多科學(xué)家扼腕嘆息：如果能夠早些建立印度洋海嘯預(yù)警系統(tǒng)，災(zāi)難帶來的損失可能會小得多。
毫無疑問，如果有完善的海嘯預(yù)警系統(tǒng)，將會挽救成千上萬人的生命。不過，即使南亞各國有著防患于未然的明智，早已建立起海嘯預(yù)警系統(tǒng)，恐怕也難以在“12·26”地震那天完全發(fā)揮作用，準(zhǔn)確地預(yù)測出海嘯肆虐的范圍和程度。
多數(shù)的海嘯是由海底地震引起的，準(zhǔn)確預(yù)測海嘯離不開三個基本的地震參數(shù)：震級、破裂長度和持續(xù)時間。然而，由于時間上的原因，科學(xué)家們當(dāng)初未能十分準(zhǔn)確地認清那場特大地震的真實面目。
“12·26”地震發(fā)生的當(dāng)天，有科學(xué)家對地震波進行分析的結(jié)果表明，地震的破裂長度約為400公里。但不少科學(xué)家對這一結(jié)果表示懷疑。
中國科技大學(xué)地球與空間學(xué)院的倪四道教授是懷疑者之一。3月31日，他與美國加州理工學(xué)院的兩位同行在英國《自然》雜志發(fā)表論文稱，“12·26”地震的持續(xù)時間超過500秒，破裂長度超過1200公里。
據(jù)倪四道介紹，計算地震破裂長度的傳統(tǒng)方法是利用較低頻率(小于0.5赫茲)的地震P波信號來反演地震的過程，這也是科學(xué)家們計算“12·26”地震時采用的方法。不過，對9級以上的特大地震，較低頻率的P波信號會被其他信號所掩蓋，傳統(tǒng)方法就不奏效了，他們轉(zhuǎn)而采用地震的高頻P波信號(大于2赫茲)，最終得到了正確的結(jié)果。
《自然》雜志的審稿人認為，“這篇文章的研究內(nèi)容極為重要，提出的算法干凈利落，能夠確定蘇門答臘地震破裂結(jié)束的位置。成果的快速發(fā)表將大大促進其他科學(xué)家理解地震發(fā)生的過程，避免因采用不當(dāng)?shù)某醪降牡卣饏?shù)而帶來的無效努力�！�
在同一期《自然》雜志上，美國西北大學(xué)的塞思·斯坦(SethStein)教授等人也發(fā)表了一篇關(guān)于“12·26”地震的論文。文中提出，那場地震的震級并非人們先前認為的里氏9.0級，而是里氏9.3級。震級表示由震源所釋放出來的能量的大小，震級之間的關(guān)系是對數(shù)關(guān)系，9.3級與9.0級之間的能量差別是2.5倍。也就是說，“12·26”地震是有記錄以來的第二大地震，僅次于1960年的9.5級智利地震，而且它超過500秒的持續(xù)時間甚至比后者的340秒長了許多。
同樣地，斯坦等人與倪四道等人不謀而合，也得出了“12·26”地震破裂長度超過1200公里的結(jié)果。他們由此宣稱，關(guān)于“12·26”地震破裂長度的爭論可以結(jié)束了。
一般說來，某個斷層一旦破裂，其能量基本上得到釋放，在近期再次發(fā)生地震悲劇的幾率非常小。既然“12·26”地震的破裂長度超過1200公里，而不是先前認為的400公里，這就意味著從印尼蘇門答臘島北部附近海域直到緬甸南部超過1200公里的斷層近期不會再引發(fā)令人聞之色變的地震和海嘯。倪四道說：“至少在幾十年之內(nèi)，(蘇門答臘島)北邊的老百姓可以安心了。”
“預(yù)測”連串地震
北邊沒有危險了，并不等于南邊也沒有危險。
“3·28”地震發(fā)生在巽他海溝(Sunda Trench)斷層，印尼蘇門答臘島以南的尼亞斯島一帶。聽到這個消息的時候，英國阿爾斯特大學(xué)約翰·麥克洛斯基(John McCloskey)教授的心情應(yīng)該比較復(fù)雜。
早在3月17日，麥克洛斯基就和同事在《自然》發(fā)表論文稱，印尼蘇門答臘島區(qū)域的另外兩個斷層處在地震危險之中。其中一個是巽他海溝，緊接“12·26”地震的斷層，自蘇門答臘島北部海域往南延伸約50公里；另一個是蘇門答臘斷層(Sumatra Fault)，位于蘇門答臘島的“心臟”，綿延約300公里，止于亞齊省首府班達亞齊市的下部。
麥克洛斯基等人的研究表明，“12·26”地震造成以上兩個斷層的造成地質(zhì)應(yīng)力增大，巽他海溝的應(yīng)力增加到5巴(1巴約等于1個大氣壓)，蘇門答臘斷層的應(yīng)力增加到了9巴。也就是說，這兩個斷層發(fā)生地震的危險增加了。
“地震喜歡在同一區(qū)域和同一時間段里面扎堆”，麥克洛斯基說，“例如，1999年在土耳其伊茲米特發(fā)生的7.4級地震，很可能是約50公里區(qū)域內(nèi)近2巴的應(yīng)力增加所引發(fā)的。而伊茲米特地震反過來又在僅僅三個月之后引發(fā)了迪茲杰的7.1級地震”。又如，加州理工學(xué)院的克里·希(KerrySieh)教授也舉例說，20世紀(jì)的10次大地震有7次發(fā)生在1950年至1965年之間，其中有5次發(fā)生在北太平洋邊緣。
麥克洛斯基等人的論文發(fā)表了還不到兩個星期，巽他海溝果然發(fā)生了強烈地震。麥克洛斯基沒有去預(yù)測地震發(fā)生的時間，但他準(zhǔn)確地預(yù)測到了地震發(fā)生的地點。
目前，地震學(xué)家們已經(jīng)可以利用模型去推測某個地區(qū)可能發(fā)生地震，但預(yù)測地震發(fā)生的時間仍然是一個幾乎不可能完成的任務(wù)。倪四道說：“我對這個區(qū)域發(fā)生地震并不感到奇怪，奇怪的是僅僅過了3個月地震就來了�！�
既然巽他海溝地震的預(yù)言已經(jīng)得到應(yīng)驗，麥克洛斯基等人提到的另一個斷層———蘇門答臘斷層———是不是也會發(fā)生地震呢？巽他海溝發(fā)生的地震是不是又加大了這種危險性呢？麥克洛斯基說，“12·26”地震影響到蘇門答臘斷層長約300公里的地帶，而“3·28”地震將影響范圍擴大到了約600公里。歷史上，蘇門答臘斷層曾經(jīng)引發(fā)過7級至7.5級的地震。
“盡管這樣的震級比去年12月的9.3級地震或最近的8.7級地震小得多，但陸地上發(fā)生七點幾級地震已經(jīng)足以給建筑物和居民帶來毀滅性的破壞�！丙溈寺逅够f。當(dāng)然，有一點是不用擔(dān)心的：蘇門答臘斷層不是位于海底，自然也就沒有引發(fā)海嘯的可能性。
不過，麥克洛斯基在接受媒體采訪時出言謹慎，避免使用“預(yù)測”這個詞匯。他說：“我們并不是說另一場地震一定會發(fā)生，我們不是在預(yù)測地震。有位記者稱其為熱點地區(qū)，我覺得這樣的形容比較貼切。這是一個地震危險性增加了的熱點地區(qū)�！�
這僅僅是開頭
印尼亞齊省首府班達亞齊是南亞地震海嘯中受災(zāi)最慘重的城市。印尼政府和國際援助機構(gòu)正投入巨資進行重建工作。不幸的是，班達亞齊剛好靠近蘇門答臘斷層的北端。
因此，麥克洛斯基說，在重建班達亞齊的時候，印尼政府最好多聽取工程師們關(guān)于建筑物設(shè)計與抗震的意見�！�3·28”地震中，尼亞斯島上一些傳統(tǒng)建筑保存完好，一些兩層的現(xiàn)代混凝土建筑損壞卻最為嚴(yán)重，顯然這些建筑物沒有遵循相應(yīng)的建筑規(guī)范。保證建筑物的質(zhì)量是非常重要的，在美國加州，7.7級的地震帶來的人員傷亡已經(jīng)比較小了。
此外，麥克洛斯基強調(diào)，最近這次地震沒有引發(fā)大的海嘯，并不等于這個人口稠密的區(qū)域不再需要海嘯預(yù)警系統(tǒng)。他在論文中的確提到過蘇門答臘斷層不會在班達亞齊引發(fā)海嘯，但是，從蘇門答臘島到爪哇島附近的海底，還有許多大大小小的斷層，仍然存在爆發(fā)地震海嘯的可能。
倪四道等人的工作，恰恰可以為海嘯預(yù)警系統(tǒng)提供幫助。據(jù)倪四道介紹，“12·26”地震發(fā)生半小時后波及到印度尼西亞的島嶼，一個多小時和數(shù)小時后分別到達斯里蘭卡、泰國等地。而他們找到的算法可以在地震發(fā)生后的25分鐘內(nèi)確定地震的破裂長度和持續(xù)時間等基本參數(shù)，為通用海嘯模擬程序提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，從而提供早期海嘯預(yù)警，避免大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
當(dāng)然，麥克洛斯基也好，倪四道也好，他們的研究都只是開了一個頭，搶了一個先。這次震驚世界的巨大地震已經(jīng)成為國際地震學(xué)界的一個研究熱點。接下來的日子，還會有更多的研究成果發(fā)表，南亞地震海嘯的面目會更真實、更準(zhǔn)確地呈現(xiàn)出來。
特大地震引起的海嘯：預(yù)警流程
1.檢測與地震開始相對應(yīng)P波信號；
2.當(dāng)我們確認與地震結(jié)束對應(yīng)的P波到達后，分析P波長度與方位角的關(guān)系；
3.確定破裂長度，確定破裂持續(xù)時間，并給出大概的震級(半分鐘內(nèi)完成)；
4.將來把這三個數(shù)據(jù)送給海嘯模擬程序，給出海嘯的早期預(yù)警(1-2分鐘)。（李虎軍/文 倪四道 供圖）
責(zé)任編輯 原霞
