說地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是最重要的世界難題，這絕不為過。重要是因?yàn)樗陌l(fā)生會(huì)涉及大面積的人生命安全與財(cái)產(chǎn)安全，困難是因?yàn)槠涓采w的科學(xué)領(lǐng)域太多，太繁雜。

3.11日本大地震紀(jì)念日剛過，還有媒體在炒作兩年前的慘景。近日來我國(guó)南方多地就連續(xù)發(fā)生5級(jí)以下的地震，這引起了人們的恐慌，是否又有大地震要來臨，我們是否需要做出應(yīng)對(duì)。可喜的消息是，我國(guó)首次成功預(yù)警一次2月19日的云南巧家10時(shí)46分59秒5.0級(jí)地震。那么，我們是否可以通過信息化或者大數(shù)據(jù)技術(shù)來解決地震預(yù)測(cè)和預(yù)警這個(gè)世界難題呢?

預(yù)測(cè)地震為什么如此困難?

說地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)是最重要的世界難題，這絕不為過。重要是因?yàn)樗陌l(fā)生會(huì)涉及大面積的人生命安全與財(cái)產(chǎn)安全，困難是因?yàn)槠涓采w的科學(xué)領(lǐng)域太多，太繁雜。

我們知道，每天的天氣預(yù)報(bào)多數(shù)是通過地面氣象站收集到的氣溫?cái)?shù)據(jù)與風(fēng)力和空氣濕度來判斷未來24小時(shí)的情況，再結(jié)合氣象衛(wèi)星和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行驗(yàn)證。而最近大家都關(guān)注的PM2.5則更簡(jiǎn)單，就用儀器對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行抄數(shù)據(jù)就可以，不做預(yù)測(cè)工作。但是地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)則非常困難，原因是你首先要知道該地區(qū)屬于什么地震帶，其地質(zhì)結(jié)構(gòu)是什么樣子。因?yàn)椋瑳]有這個(gè)基礎(chǔ)，收上來的數(shù)據(jù)所建立的模型可能都是錯(cuò)誤的。其次是模型的準(zhǔn)確性，由于地震的發(fā)生機(jī)理非常復(fù)雜，所以我們所建立的數(shù)學(xué)模型還不能完全真實(shí)的反應(yīng)，比如一個(gè)非線性的變化，我們多數(shù)是通過線性模型來反應(yīng)，這對(duì)結(jié)果有很大的偏差，數(shù)學(xué)中稱為混沌效應(yīng)。最后是采集數(shù)據(jù)龐大。關(guān)于地震的數(shù)據(jù)，采集的種類多，項(xiàng)目雜，地域廣，時(shí)間長(zhǎng)，因此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要很大的數(shù)據(jù)量。

好在盡管如此復(fù)雜，我們還是逐漸摸索出了一條新路，讓地震預(yù)警不再遙遠(yuǎn)。

用數(shù)據(jù)監(jiān)控形成預(yù)警網(wǎng)

由于我國(guó)也是地震多發(fā)區(qū)，上個(gè)世紀(jì)發(fā)生過多次大地震，建國(guó)后在周總理的親自指導(dǎo)下，由著名地質(zhì)學(xué)家李四光帶隊(duì)，從板塊學(xué)說入手，建立了一支群測(cè)群防的地震預(yù)報(bào)隊(duì)。具體方法是這樣的，在板塊比較活躍的地帶，先形成多個(gè)觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，然后層層落實(shí)到人，進(jìn)行基礎(chǔ)參數(shù)的觀測(cè)。這其中的參數(shù)包括地磁、地電、磁偏角、地面溫度，以及地下水水溫，水位和水中氣體氡的含量。觀測(cè)點(diǎn)每天將自己的數(shù)據(jù)觀測(cè)出來后記錄下來，匯成表格，作為備案，如果有異常，就要向上一級(jí)區(qū)縣級(jí)地震小組匯報(bào)反映。由于基層觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)備比較基礎(chǔ)簡(jiǎn)陋，數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，縣級(jí)以上會(huì)做出判斷甄別，去除干擾信號(hào)。然后區(qū)再向市級(jí)與省級(jí)匯報(bào)，最后匯報(bào)到國(guó)家地震局。

可見，這其實(shí)是一個(gè)很大的地震預(yù)警網(wǎng)，如果觀測(cè)點(diǎn)很多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也會(huì)很大，光光憑簡(jiǎn)單的人工手繪制趨勢(shì)圖比較原始，而且如果地震很快發(fā)生，可能這種工作只能起到記錄作用，而失去了預(yù)警作用。但是，就是這樣的原始預(yù)警系統(tǒng)，在上個(gè)世紀(jì)七十年代還準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出了遼寧海城地震，讓世界地震預(yù)報(bào)界感到震驚。而日本3.11大地震震前的提前2分鐘全國(guó)發(fā)布，更讓世界人們知道，我們可以通過監(jiān)測(cè)地震源發(fā)生地震后，馬上通過無(wú)線電系統(tǒng)對(duì)外發(fā)送應(yīng)急廣播，通過電視，手機(jī)短信等多手段通知受災(zāi)區(qū)域，這樣會(huì)給大家贏得時(shí)間，轉(zhuǎn)移貴重財(cái)產(chǎn)和人員安全。

中國(guó)今年2月的地震預(yù)警系統(tǒng)，也是基于這個(gè)原理。據(jù)成都高新減災(zāi)研究所所長(zhǎng)王暾介紹，他們所開發(fā)的地震預(yù)警系統(tǒng)原理是這樣的：“地震波分為縱波和橫波，縱波的速度很快、垂直傳播，橫波橫向傳播，但它的速度只有每秒3.5公里左右。我們的接收裝置接收地震的縱波信號(hào)后，就用無(wú)線電(速度=光速)快速傳播到預(yù)警系統(tǒng)，并就此向地震波尚未到達(dá)的地方進(jìn)行預(yù)警。

中國(guó)地震局工作人員也表示，中國(guó)地震局“國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程”目前已經(jīng)進(jìn)入發(fā)改委立項(xiàng)程序，計(jì)劃投入20億元，用5年時(shí)間建設(shè)覆蓋全國(guó)的由5000多個(gè)臺(tái)站組成的國(guó)家地震烈度速報(bào)與預(yù)警系統(tǒng)。目前該工程正在福建省試點(diǎn)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)保護(hù)我們的生命與財(cái)產(chǎn)安全

推而廣之，其實(shí)地震火山等等都可以利用這種原理進(jìn)行試試監(jiān)測(cè)。只是觀測(cè)點(diǎn)越多，需要存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)就越多，美國(guó)在黃石火山安放了幾百個(gè)觀測(cè)儀器，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到他們的預(yù)警系統(tǒng)，然后通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)外發(fā)布。所以，一旦黃石火山出現(xiàn)問題，美國(guó)政府會(huì)率先知道。觀測(cè)數(shù)據(jù)分為兩部分，一部分是常規(guī)數(shù)據(jù)，另一部分是異常突發(fā)數(shù)據(jù)。一個(gè)地區(qū)的異常突發(fā)數(shù)據(jù)越多，產(chǎn)生地震的可能性就越大。所以預(yù)警系統(tǒng)主要是對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行快速反應(yīng)。

這里說到大數(shù)據(jù)除了海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與加工處理，還有一個(gè)問題，就是數(shù)據(jù)的多樣性，地震問題就更加明顯。我們剛剛列舉的是大地震前的自然地理特征參數(shù)指標(biāo)，其實(shí)動(dòng)物異常也是一個(gè)很重要的指標(biāo)。比如唐山大地震前，不光是地下水位上漲，水溫提高，就是老鼠蛇以及貓青蛙都有異常反應(yīng)。這些其實(shí)一般人如果留意都可以發(fā)現(xiàn)。可以想見，一個(gè)那么大的地震，生物不可能沒有任何征兆。我們進(jìn)行地震預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)人的目的，就是通過各種手段，找到這些蛛絲馬跡，然后快速確認(rèn)，把消息傳達(dá)給廣大人民群眾，使得災(zāi)害損失達(dá)到最小。

現(xiàn)在地震預(yù)報(bào)出現(xiàn)了很多所謂的民間科學(xué)家，他們也經(jīng)常根據(jù)動(dòng)物或者地磁的變化來判斷地震，當(dāng)然這里的誤差也比較大，但是這畢竟是一種嘗試，我覺得在人的生命面前，這樣的嘗試應(yīng)該是被容許的。所以，我希望現(xiàn)在那些地方小的地震預(yù)測(cè)網(wǎng)站可以通過多數(shù)人的手機(jī)圖片拍攝或者短信消息上傳來匯集震前動(dòng)物異常，至少這可以為專業(yè)地震局提供最真實(shí)資料，這其實(shí)也是大數(shù)據(jù)收集的一種，這樣的行為應(yīng)該是合法的。

敬畏自然 尊重生命

我們生活在這個(gè)地球上，地震、火山、海嘯以及洪水就像我們地球母親的感冒和咳嗽一樣，我們不可能完全排除，重要的是我們要知道什么情況下這種事情會(huì)發(fā)生，當(dāng)今科技日新月異，我們希望新的大數(shù)據(jù)技術(shù)能在防震減災(zāi)方面多做貢獻(xiàn)，讓3.11的慘劇不再發(fā)生!同時(shí)，向全世界所有為地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)作出貢獻(xiàn)的專家致敬!