摘要 2004年12月26日在印度尼西亚苏门答腊西北地区发生了8.7级特大巨震。作者在2004年10月对这一巨震做过预测：预测发震时间为2004年12月20日±5天(或±10天)；预测震级为Ms=7.5-8.5。上述预测与实际发震时间和震级符合较好。预测地区（在日本南部）与实际相差较大。印尼特大巨震的发生具有53-54年的信息有序性，因此，特大巨震的发生不是随机的，是有可能预测的。

关键词： 地震预测 巨震 信息有序性

2004年12月26日在印度尼西亚苏门答腊西北地区发生了8.7级特大巨震（以下简称为：印尼特大巨震）以及形成的巨大海啸，造成了二十多万人的巨大死亡，损失十分严重。根据中国地震台网测定印尼特大巨震的震级是8.7级，而美国USGS测定的震级是Mw=9.0级。

一些科学家认为：在人类现存记忆中，这次印度洋海啸理论上是“第一次全球性地球物理学事件”。人们十分关心：这么大的巨震能否在震前进行过预测？

本文目的是介绍应用磁暴月相二倍法、磁暴二倍法对印尼特大巨震的预测和依据。它们对于以后将要发生的全球性灾难事件的研究和预测都会有重要作用。

1 对印尼特大巨震的预测

在2004年10月-11月，沈宗丕应用磁暴月相二倍法作出了对印尼特大巨震的预测。他在2004年10月30日填写了“天灾年度预测报告简表”，分别邮寄给中国地震预测咨询委员会郭增建主任和中国地球物理学会天灾预测专业委员会汪纬林秘书长，在“简表”中作出了如下的短临地震预测：

预测时间：2004年12月20日±5天(或±10天)

预测地区：特别要注意以下二个地区

(1)日本本州南部近海(以34°N，138°E为中心150公里)

(2)日本四国南部近海(以31.5°N，132.5°E为中心150公里)

预测震级：Ms=7.5-8.5

注：不排除在其他地区内发生

中国地球物理学会天灾预测专业委员会汪纬林秘书长于2004年11月3日收到这一“天灾年度预测报告简表”。

在2004年11月15日，沈宗丕以同样的预测内容分别发了电子邮件给：国际地震预测委员会许绍燮秘书长，中国地震预测咨询委员会副主任徐道一、汪成民，委员：李均之，任振球，林命周等，以及中国地球物理学会天灾预测专业委员会顾问陈一文先生和上海福岛自然灾害预测技术开发公司宋期副总经理。

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[收文日期]; 2005年2月 [修定日期]

[项目类别] 国家863项目（2001AA115012）和地震科学联合基金会老专家预报专项（304054、304019）

[作者简介] 沈宗丕，1937年生，男，上海市人，高级工程师，现为中国地震局中国地震预测咨询委员会委员，从事“以磁报震”及“以震报震”的预测研究工作。

实际情况是：在2004年12月23日在澳洲东南方向的麦阔里岛发生了8.1级巨震；在2004年12月26日在印度尼西亚苏门答腊西北地区发生了8.7级特大巨震。上述预测在发震时间和震级方面和两个巨震都对应得十分好：预测发震时间的中心点（12月20日）与巨震实际发生时间分别相差3天和6天，都在预测范围内；预测震级分别为符合和相差0.2级；对发震地区的预测，提出发生在亚洲东部的东北区的“日本南部”，而印尼特大巨震发生在亚洲东部的南区，误差较大。

2 预测依据

2.1 对发震时间的预测

沈宗丕应用磁暴月相二倍法有：

起倍磁暴日：2001年11月6日，农历九月二十一(下弦)，K=9

被倍磁暴日：2003年5月30日，农历四月三十(朔日)， K=7

两者相隔 570天，被倍磁暴日加570天后，得预测发震日期：2004年12月20日

这一起倍磁暴日（2001年11月6日）K=9 与发生在朔日的被倍磁暴日（K≥6）在以前也有很好的预测震例（见表1）：

由表1可见，前两个震例在预测日期的对应方面也是很好的。

又有：

起倍磁暴日：1999年9月23日，农历八月一十四(望日)，K=7-8

被倍磁暴日：2002年5月11日，农历三月二十九(朔日)，K=6

两者相隔 961天，被倍磁暴日加 961天后，得预测发震日期：2004年12月27日

由于以上二个预测日期非常靠近，因此，在2004年10月沈宗丕认为：很可能是同一次地震，故作出了上述有关发震时间的预测。

2.2 对发震震级的预测

对震级的预测主要依据起倍磁暴的特性。例如：2001年11月6日的起倍磁暴开始于11月5日10时（世界时），首先产生了一个无急始型的磁暴，这个磁暴还没有结束，紧接着于11月6日01时52分又产生了一个急始型特大磁暴，水平强度（H）的最大急始变幅高达176nT，磁暴最大幅度达到523nT，磁暴三小时的最大活动程度K指数达到最高值 9 *，像这样强烈的特大磁暴在第23周太阳峰年（2000-2001年）中几乎是最大、最强烈的一次特大的复合磁暴，在以往的磁暴目录中是很少见到的。这表明：太阳上喷发出来的带电粒子流冲击地球磁场的能量是相当大的，用这个日期作为预测地震的起倍磁暴日有可能对应较大的巨震。

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* 中国地震局地球物理研究所编，《磁暴报告》。2001年，第23卷，第4期

由表1可见，前两个震例的被倍磁暴日的K指数都为6，所对应地震的震级都较大，为8级左右。在预测印尼特大巨震时所应用的2003年5月30日的被倍磁暴日的K指数达到7，比表1中用来对应8级左右大震的二个被倍磁暴日的K指数都要大一个数量级。

在这种情况下，因此估计可以预测发生最大为8.5级的巨大地震，实际上发生的印尼特大巨震的震级为 8.7级,与预测的震级相差0.2级。

2.3 对发震地区的预测

“磁暴月相二倍法”最大的薄弱环节是在发震地区的预测上。这一方法本身尚不能用以对发震地区作出预测，通常是利用一些地区的地震周期、大震的迁移方向等来作出对发震地区的预测依据，应用“磁暴月相二倍法”作出的预测意见，对发震地区的预测虽有成功的例子，但是它们的比例也不高。因此在预测印尼特大巨震时，把发震地区预测为“日本南部”，误差较大。

3 预测方法的历史检验

由于“磁暴月相二倍法”等方法在过去30年中已经有过多次成功预测大地震（包括多次8级巨震）的经历，作者才能够作出上述的预测。

3.1 预测方法简介

1969年前后，张铁铮通过对地震和地磁场变化关系的研究，发现磁暴与磁暴之间的时间间距和磁暴与地震之间的时间间距存在近于相等的关系，并应用于地震预测，把这一方法称为“磁暴二倍法”。［1］“磁暴二倍法”的基本特点是应用两个时间点（起倍磁暴日和被倍磁暴日）的时间差（间距），来确定第三个点（地震发生）的时间，涉及三个时间点和两个时间差。

在30多年中，由“磁暴二倍法”新发展的方法有：沈宗丕的磁偏角异常二倍法[2]、磁暴月相二倍法[3-6]、徐道一的地震二倍法[7]。这些方法在对大地震预测方面都取得一定的成效。

（1）磁偏角异常二倍法：“磁偏角异常二倍法”（以下简称为偏角法）是在“磁暴二倍法”的基础上发展起来的。“偏角法”是通过南北相距较远的两个地磁台同一天的磁偏角的幅度值相减，并经过适当的纬度“校正”，选出地区性突出异常，来估计地震发生的大致地点；根据磁偏角异常出现的日期中所包括的天数，从第二次异常日期算起，往后推同样的天数，用以预测发震的时间，震级的大小是根据异常的大小来估计的。

（2）磁暴月相二倍法： “磁暴月相二倍法”（以下简称为磁暴月相法）预测地震是在“偏角法”的基础上发展起来的。在“偏角法”预测地震的过程中，发现当两个异常日期之间的天数，符合29.6天的倍数进行预测时，可以较好预测环太平洋地震带上8级左右的大地震，否则会带来较多的虚报。29.6天正好是近似月球的朔望周期，从而应用发生在月相（朔，上弦，望和下弦）中的磁暴日进行预测。

大的磁暴日大多是在太阳上发生的大耀斑或质子事件所引起的。在选取“起倍磁暴日”（MS1）的时候必须要选 K 指数大的磁暴。在选取“被倍磁暴日”（Ms2）的时候，K指数相应的要小一些。预测“发震日期”(TC)即 TC = MS2 + D。D = MS2 – MS1（以天为单位）。TC 的误差范围一般为±3天(或±6天)，预测8级左右巨震的误差一般为±5天(或±10天)。

3.2 对巨震预测的成功震例

巨震是指8级左右的大地震。地震预测很难，对巨震的预测更是难上加难。应用磁暴二倍法、磁暴月相法等对多个巨震作出了较好的预测。

（1）较好预测了1972年1月25日中国台湾8级巨震： 沈宗丕应用“偏角法” 于1971年9月13日向国家地震局有关部门预测：1972年1月26日±1天，在地球上可能发生一次8级左右大震；又于1971年10月28日预测：1972年1月26日±1天，在台湾省或日本，可能发生一次8级左右大震。

在1972年1月25日上午10：08，在我国台湾省东部海城发生了一次8级巨震。（这是台湾地区50多年来发生的一次最大地震），实际发生地震与预测发震时间差1天，震级和发震地区与预测震级和地区相符。地震发生后，对这次成功预测得到国家地震局领导的肯定，在《地震战线》（1972年第三期）刊登报导，题为“利用磁偏角二倍法较好地预报了台湾8级地震”[8]。

（2）较好预测了1977年8月19日印度尼西亚南部8.1级巨大地震： 沈宗丕应用“偏角法”在1977年8月初向国家地震局有关部门预测：1977年8月19日±3天，在西太平洋地震带(最大可能在菲律宾)可能发生一次8级左右大震。

在1977年8月19日在印度尼西亚中南部发生了一次8.1级巨震，实际发生巨震与预测发震时间差0天，震级与预测震级相符，发震地区与预测地区相差2000多千米。地震发生后国家地震局于1977年8月20日向中央上报的第25期《震情》中报导了运用地磁方法预测了这次地震。

（3）较好预测了2001年11月14日中国昆仑山8.1级巨大地震： 沈宗丕应用磁暴月相法、大震组合周期等在2001年11月5日召开年度地震趋势会上，在题为“近期对全球8级左右大震的短临预测意见”文中明确指出：2001年11月22日(±6)天在新疆及毗邻地区（46.5°N，85.0°E或40.0°N,90.0°E为中心300km范围内）可能发生一次Ms=8左右（不小于7.5级）的大地震［5］。

2001年11月14日在新疆的边邻地区（36.2°N,90.9°E）发生了一次8.1级巨大地震。这是自1950年西藏察隅8.6级特大巨震后50多年来在我国境内超过8级的一次最大地震［3］。实际发生地震与预测发震时间差8天，震级与预测震级相符，发震地区与预测地区最短距离相差约400千米。由于对这一次8.1级巨大地震的成功预测，首先由中国地震局给予沈宗丕表扬，他所在的离退休干部管理处和他参与的国家863项目组授予他荣誉证书和物质奖励（奖金）。

（4）较好预测了2003年9月26日日本北海道8.2级巨大地震： 沈宗丕应用磁暴月相法、大震组合周期、大震迁移方向等方法，在2003年9月19日他分别向国家863计划地震预测课题项目负责人等预测： 2003年10月10日（±5天或±10天）和10月14日（±5天或±10天）国外有三个国家要特别注意的地区:第一个地区是日本北部(以42.0°N,144.5°E为中心300公里范围内)或日本南部(以34.0°N,138.0°E为中心300公里范围内)可能发生一次Ms=7～8(最大可能在7.5级以上)的大地震[6]。

实际情况是：北京时间9月26日在日本北部地区（42.2°N,144.1°E）发生了一次8.2级巨大地震。实际发生地震与预测发震时间差14天，震级与预测震级相符，发震地区与预测地区仅相差几十千米。这次预测的三要素全部符合中国地震局分析预报中心预报部所规定的一级预测标准。

其它对国内外Ms7-7.8级大地震的发震时间的成功预测的震例很多，不能在此一一例举。

3.3 对全球Ms≥7.5级大地震的预测对应研究

为了系统检验“磁暴月相法”的预测效果，对全球Ms≥7.5大地震进行两次检查。一次预测对应研究是：在1991年12月1日至1994年11月30日，全球共发生Ms≥7.5的大震(主震)共12次。统一“磁暴月相法”进行预测的同一标准，作出了14次预测 (其中1次重复，应按13次统计)，对应Ms≥7.5大震有8次，虚报5次（其中对应上7.4≥Ms≥7.0的大震有3次），漏报4次地震。[3]

另一次预测对应研究是：在1998年5月1日至2001年1月31日，全球共发生Ms≥7.5的大震共16次，发生于“磁暴月相法”得出的计算发震日期(在±5天范围内)有13次，无对应的有3次。在15次计算发震日期中有11次对应全球Ms≥7.5的大震，有2次对应7.4≥Ms≥7.0的大震[4]。

由以上震例看来，应用磁暴月相法等能对印尼特大巨震的发震时间和震级作出较好的预测，这不是偶然的。

4 二倍关系的机制问题的初步探讨

由于磁暴二倍法等在预测大地震的发震时间方面的效果显著，而且精度很高，一些学者开始对磁暴二倍关系的机制进行研究。

磁暴可穿透地球表面几百公里之内，磁暴所用资料是由地表地磁台站记录，磁暴一方面与太阳活动有关，一方面也受到磁暴打入地球表面，地下岩石的磁、电等性质的影响。地震发生在地球表面几十公里之内，这为应用磁暴于地震预测的问题提供了基础。

张铁铮最早提出对磁暴与地震在时间上的二倍关系认识，他认为： 震中周围岩石从压缩到恢复，一往一返，一个周期正好二倍关系［1］。罗葆荣从磁暴与太阳耀斑与地震对应来探讨，他应用统计检验方法，得出看法［9］如下：(1)在一定的太阳活动条件下，作为起倍异常和被倍异常的磁暴强度越高，预测水平越高；(2)在一定的磁场强度条件下，太阳质子耀斑的出现，显著地提高了地震预测水平；(3)应用有质子耀斑对应的起倍磁暴日和被倍磁暴日时的预测水平最高。这表明太阳粒子流是通过地磁的扰动而触发地震的。质子耀斑和磁暴都是提高磁暴二倍法预测水平不可缺少的因子。

后来，沈宗丕发现：选取发生在月相中的磁暴亦可明显减少虚报，而且可对应震级较大的地震［3-4］，已如上述，从而发展成“磁暴月相二倍法”。近来，郭增建等从震源物理角度来解释二倍关系，他们认为［10］：按照组合模式，蠕滑断层有幕式蠕滑。磁暴的热效应和磁致仲缩效应可使蠕滑幕向磁暴时刻调整。按物理学中“整步现象”，当磁暴加到蠕滑幕，第二个磁暴发生后到再次出现蠕滑幕的时间也与前一次时间间隔相等，此时这个蠕滑幕可能触发积累单元释放能量而发生大震，即出现二倍现象。张世杰等以太阳磁球、地球磁球的不稳定产物磁暴球三者，做限制性三体问题研究，给予“磁暴二倍法预报地震”以物理背景的天文学机理讨论。[11]

目前掌握的二倍关系比较确定的有（下文中“——”代表两端事物之间的空间或时间的等间距）：磁暴——磁暴——磁暴；磁暴——磁暴——地震；磁暴——地震——地震；地震——地震——地震；热点——热点——热点；断层——断层——断层；节理——节理——节理；岩墙——岩墙——岩墙；超大型矿床——超大型矿床——超大型矿床；铀矿点——铀矿点——铀矿点；城市——城市——城市等。[12]

上述例子有一个共同之处是：它们大多是一些突发性强或罕见的事物，其特点是变化不连续、不平稳，不符合常规数学方法的假设前提。它们在自然界客观地存在。可以相信：客观存在大量二倍关系，可被应用于科学预测和研究。

翁文波院士大大地发展了可公度性的理论，并在天灾（地震、洪水、干旱等）预测中发挥了出乎意料的效果[13]。在[14]中已论证了:三元公度式中仅有三个点情况（两个差值为邻接时）等同于二倍关系。可公度性存在于许多事物中，如在微观世界中的元素原子量、中微子质量等；在宇观世界中的太阳黑子、木星卫星等；在宏观世界中有地震、有洪水等。这样一来，有关可公度性的信息预测理论基本上都可适用于二倍关系。

二倍关系的机制确实不清楚。在机制不清楚前，就不能被承认吗？细胞为什么一分为二的机制至今不清楚，但不影响对细胞进行研究。在混沌理论中，周期倍分岔现象的一分为二的机制也不清楚，它也没有影响对周期倍分岔现象的应用和研究。同理，二倍关系的机制确实不大清楚，但这并不影响对二倍关系进行研究和预测。

我们相信，随着科学研究深入开展，对二倍关系机制的了解会越来越多的 。

5 印尼特大巨震的信息有序性

徐道一发现，应用于研究中国大陆8级巨震的思路和方法（信息有序性、可公度性等）[15]，它们也可用之于研究印尼特大巨震。

从19世纪末开始有现代地震记录以来，在亚洲发生的最大的三次特大巨震(见表2)。

由表2可见，2号与1号特大巨震相隔53年；3号与2号特大巨震相隔54年。两个时间间距几乎相等，仅相差1年。三个特大巨震显示了很好的时间有序性，它也是一种可公度性^[19] ， 这与中国大陆8级巨震的信息有序性很相似。三个特大巨震发生的纬度都局限于在东经90-97度的小范围内，也是很值得注意的一个现象。这些特性对今后的巨震研究和预测具有重要意义。

总之，对于亚洲的特大巨震这种十分罕见的天灾，它们的发生具有一定的有序性，是有序发生的，不是随机的，因而是有可能预测的。

参考文献

[1] 张铁铮：1975，磁暴二倍法预报地震。自然科学争鸣，（2）：35—40.

[2] 沈宗丕：1977，谈谈磁偏角二倍法,地震战线, (3)：30—32

[3] 沈宗丕、徐道一：1996，应用磁暴月相二倍法对全球Ms≥7.5大地震的预测效果分析，西北地震学报， 18（3）：84—86

[4] 沈宗丕、徐道一,张晓东，汪成民：2002,磁暴月相二倍法的计算发震日期与全球Ms≥7.5大地震的对应关系，西北地震学报，24（4）：335—339

[5] 沈宗丕： 2003，2001年与2002年我国境内二次8级左右大震的短临预测，中国地球物理2003，南京：南京教师范大学出版社，353-354.

[6] 沈宗丕：2004，2003年9月全球二次8级巨震的短临预测，中国地球物理，西安：西安地图出版社，317-318.

[7] 徐道一：1999, 大地震发震时间二倍关系探讨。见：陈运泰编：中国地震学会成立20周年纪念文集，北京，地震出版社，313-318页。

[8] -：1972，利用磁偏角二倍法较好地预报了台湾8级地震，地震战线，(3)：9-10.

[9] 罗葆荣：1978，太阳耀斑活动对地磁二倍法预报地震的调制作用。云南天文台台刊，(1):50-55.

[10] 郭增建、韩延本、吴瑾冰：2001，从震源物理角度讨论外因对地震的触发机制。国际地震动态，(5):13=16.

[11] 张世杰1、韩延本、胡辉：2004，天灾预测分析的物理基础：天体磁场。见：王明太、耿庆国编，中国天灾信息预测研究进展，北京：石油工业出版社，47-49

[12] 徐道一：2004，二倍关系的元创新性质。见：王明太、耿庆国编，中国天灾信息预测研究进展，北京：石油工业出版社，44-46.

[13] 翁文波，吕牛顿、张清：1996，预测学。北京：石油工业出版社。

[14] 徐道一，沈宗丕：2004，试论三元可公度性与二倍关系的异同。见：王明太、耿庆国编，中国天灾信息预测研究进展，北京：石油工业出版社，41-43.

[15] 徐道一：2003，中国大陆8级巨震的时间信息有序性及其预测意义。见：王明太、耿庆国编，中国天灾信息预测研究进展，北京：石油工业出版社，142～146.