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“磁暴月相二倍法”对全球8级左右大地震的短临预测效果
沈宗丕
（上海市地震局 上海 200062〕
摘要∶利用许多地震前往往发生的两次磁暴之间的间隔时间，延长一倍，可以计算许多地震的发震日期。本文介绍张铁铮1969年底开发出利用这种自然规律的“磁暴二倍法”，在中国首次应用于发震日期的预测。本文作者在此基础上开发出“磁偏角异常二倍法”，从1970年9月开始预测发震日期。
90年代，作者在预测环太平洋地震带上8级左右大地震时，发现二个异常日期之间的天数，如果符合29.6天的倍数，与8级左右大地震发震日期有更好的对应关系。29.6天近似月球的望、朔周期。作者开发的“磁暴月相二倍法”预测发震日期由此产生。
1991年12月1日至1994年11月30日内，全球共发生Ms>=7.5的大震（主震），共12次。作者预测了14次（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3次)，漏4次。
1998年5月1日～2001年1月31日期间全球Ms³7.5大地震共发生16次,发生于“磁暴月相二倍法”得出的计算发震日期〔在±5天的范围内〕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Ms³7.5的大地震,2次对应7.4£Ms³7.0的大震。Ｋ指数大的“起倍磁暴”日与Ms³7.8的巨震的发生有较好的相关性。这表明发生在月相的磁暴与Ms³7.5大地震的相关关系较好。
关键词：“磁暴二倍法” “磁偏角异常二倍法” “磁暴月相二倍法”
1. 张铁铮及其“磁暴二倍法”预测地震
1966年3月邢台强烈地震发生后，原先从事石油物探工作的张铁铮工程师在参加地震预测的研究工作中，发现在地震之前地磁场往往出现大幅度的异常变化，一般认为是磁暴引起的。这样提出了一个问题∶磁暴同地震有没有联系？
通过以北京白家疃地磁台的磁暴资料与同期的地震资料对照分析，张铁铮发现∶“在168个磁暴中，与地震同时发生的有90个，占总数的54%；震前一天出现的21个，占12%；震后一天出现的16个，占10%；也就是说有127个磁暴，占总数76%，是在地震发生的同时或前后一天内出现的。没有发生地震的磁暴41个，占24%。……上面的统计分析表明，磁暴的出现与地震发生有一定的联系。”〔耿庆国，1991〕
对此进行总结时，张铁铮指出〔张铁铮，1975〕∶“激发地震发生的外因条件并不只磁暴一种。因此，磁暴与地震之间的对应关系是有条件的，不是绝对的。”
对已经发生过的有对应关系的磁暴和地震，进行对比分析，张铁铮进一步发现∶“两个先后发生磁暴的时间T1和T2，其间隔的天数延长一倍，加上T1的日期，与它们所对应的地震发生日期MT相近。用公式表示即∶MT = T1 + 2(T2 – T1)”〔图1和表1〕
图1 “起倍磁暴日”、“被倍磁暴日”和预测的地震发震日之间的关系
表1 张铁铮对60年代中国大地震与磁暴对应关系进行分析的数据
接着，张铁铮“用这种方法进行未来地震的预报试验，选择了1968年6月11日和1969年3月24日两个较大磁暴，推算1970年1月4日将有大地震发生。结果于1月5日云南省通海地区发生了Ms7.7强烈地震，推算的日期比实际发震日期早一天。这次没有报发震地区，不能起到预防作用。吸取了经验和教训以后，他增加了多台对比同一天的同一个磁暴幅度的变化来确定发震地区，选择1968年6月11日和1969年4月13日两个磁暴，推算1970年2月13日，华北地区要有Ms5.0级左右的地震。结果于2月12日渤海湾发生了Ms4.8级地震，比推算的早了一天，预报的地区范围大了。尽管方法还不完善，但是初步验证的结果说明磁暴是可以用来预报地震的。”参看表1。张铁铮将这种地震预测方法称为“磁暴二倍法”〔张铁铮，1975〕。
张铁铮是中国第一位总结出利用前兆资料预测大震方法取得成功的人。
表2 张铁铮采用“磁暴二倍法”在中国首次预测的两次地震及其对应的磁暴
在震前预测过1970年1月5日云南通海Ms7.7级大地震的发震时间后，张铁铮受到过国务院周恩来总理的接见。
2. “磁偏角异常二倍法”预测地震的由来
1970年，张铁铮根据“磁暴二倍法”较准确地预测了1970年8月10日山东曲阜地区发生的5.0级地震。他用1970年7月9日和1970年7月25日两个磁暴日的地磁垂直强度异常相隔时间的二倍，预测这次地震的发震时间。这个经验启发了我们。1970年8月，趁张铁铮到北京白家疃地磁台抄录磁暴目录的机会，作者向他了解有关“磁暴二倍法”的方法。
张铁铮采用地磁垂直强度这个要素搞地震预测，作者则采用磁偏角要素来搞地震预测。作者考虑到磁偏角有几个优点∶一、不受温度影响，磁针始终指南指北；二、只要仪器水平，室内干燥，仪器不会有零漂现象；三、容易被广大群众所使用，而且能够推广。
为了突出震磁信息，作者使用二台〔北京台与河北省红山台〕磁偏角幅度相减的办法来消除外空磁场的影响。与张铁铮的“磁暴二倍法”相同，计算方法也是用二倍的关系来预测地震。1970年9月6日我在内部进行第一次试报∶1970年9月9日±1天，在邢台150公里范围内，可能发生一次3级以上地震。果然于1970年9月8日凌晨三时三十一分在牛家桥发生了一次ML=4.0级的地震，离邢台50公里。作者觉得这个方法不错，称这个方法为“磁偏角异常二倍法”。
第一次内部试报获得成功后，作者于1970年9月16日正式向中央地震办公室〔国家地震局前身〕预测∶1970年9月29日±1天，在邢台150公里范围内可能发生一次4级左右地震。 结果于1970年9月29日凌晨五时三十二分在河北省磁县发生了一次ML=4.5级的地震，离邢台70公里左右。后来就参加了中央地办组织的多次地震会商会，而且在会商会每次都作预测。有时能报准，有时也报虚。
2.1 “磁偏角异常二倍法”较好预报1972年1月25日台湾省8级大地震
用1970年3月9日北京台〔DD〕减去上海佘山台〔DD〕的DRD=13.8¢，与1971年2月16日北京台〔DD〕减去上海佘山台〔DD〕的DRD=4.4¢，相隔344天二倍后得1972年1月26日。据此，作者第一次于1971年9月13日向国家地震局有关部门填好地震短临预报卡片预报∶1972年1月26日±1天，在地球上可能发生一次8级左右大地震。
第二次于1971年10月28日向国家地震局有关部门填好地震短临预报卡片预报∶1972年1月26日±1天，在我国台湾省或日本，可能发生一次8级左右大震。
结果于1972年1月25日，在我国台湾省东部海域发生了台湾地区50多年来最大的一次8级大地震。地震发生后得到国家地震局领导的肯定。1972年第三期《地震战线》刊登了一篇报导，题为“利用磁偏角二倍法较好地预报了台湾8级地震”。
2.2 “磁偏角异常二倍法”较好预报1973年9月29日日本海8级深震
用1970年3月9日北京台〔DD〕减去上海佘山台〔DD〕的DRD=13.8¢，与1971年12月18日北京台〔DD〕减去上海佘山台〔DD〕的DRD=6.5¢，相隔649天二倍后得1973年9月27日。据此，作者第一次于1972年3月在北京召开的第二次全国地震工作会议上填好地震短临预报卡片预报∶1973年9月27日±1天，在日本到阿留申群岛之间可能发生一次8级左右大地震。
第二次于1972年10月在山西省临汾召开的地震中期预报趋势会商上重申上述预报意见，并提交一篇题为“用磁偏角二倍法作中期预报的试探”一文。结果于1973年9月29日，在日本海发生了一次8级深震。
国家地震局《地震战线》编辑部编印的1973年《地震》技术汇编2上发表了这篇文章。
“我们在预报环太平洋地震带上7.5级左右的地震时，是用北京台减佘山台的幅度，经过年变改正后，若DRD≥3.5¢，则认为是异常。二个异常相隔的天数必须要符合一定的周期方可预报地震。其原则是起倍日期DRD≥10.0¢与被倍日期DRD≥3.5¢进行二倍〔表3〕。
表3 起倍日期1972年8月5日北京台-佘山台DRD=10.0¢
* 震前曾向国家地震局作过短临预报。
3. “磁暴月相二倍法”预测地震的由来
“磁暴月相二倍法”预测地震是在上述“磁偏角异常二倍法”的基础上发展起来的〔沈宗丕，1977〕。“磁偏角异常二倍法”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”，选出突出的地区性异常，来估计地震发生的大致地点；根据两次磁偏角异常出现的日期中间所包括的天数，从第二次异常日期算起，往后推同样的天数，这就是预测发震的时间；震级的大小是根据异常的大小来估计的。
在使用北京台与佘山台的磁偏角数据作“磁偏角异常二倍法”预测地震的过程中，发现可以预测环太平洋地震带上8级左右的大地震，但是还存在着一定的虚报。通过不断的总结发现，二个异常日期之间的天数，必须要符合29.6天的倍数，方可进行预测，才能对应上8级左右的大地震，否则会带来虚报，（指小于7级地震）。29.6天正好近似月球的望、朔周期，从中又发现所选用的异常日期大多是太阳上发生的大耀斑和质子事件，所引起的磁暴日。因此，“磁暴月相二倍法”预测地震就从这里产生了〔沈宗丕，1977〕。
4. “磁暴月相二倍法”预测地震的方法介绍
4.1 “磁暴月相二倍法”要区分两种性质的磁暴∶“起倍磁暴”（MS1）和“被倍磁暴”（MS2）。预测地震时间的计算是求出“起倍磁暴日”与“被倍磁暴日”的时间间隔（D），即D=MS2-MS1，以天为单位。在“被倍磁暴日”的日期上加上D值，即为预测“发震日期”（TC），即TC=MS2+D， 误差一般为±3天或±6天。
4.2 “起倍磁暴日”与“被倍磁暴日”的选取∶大的磁暴日，大多是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”的时候必须要选K指数大的磁暴。我们国家的地磁台，以采用三个小时时段内（国际时）水平强度（H）最大幅度与K指数之间的关系如下∶
R（H幅度）= 0 3 6 12 24 40 70 120 200 300以上（NT）
K指数= 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
是以三小时的时段来量算的，分别为00h~03 h 为第1时段，03 h ~06 h为第2时段，……21 h ~24 h 为第8时段。当K=5时为中常磁暴（m）；K=6或7时为中烈磁暴（ms）；K=8或9时为强烈磁暴（s）。在选取“起倍磁暴日”时，必须K³7。在选取“被倍磁暴日”时，必须K³6，而且都应该在月相的日期中选取（上弦日为初七~初九；望日为十四~（十七）；下弦日为廿一~廿三；朔日为（廿九）~初二）。但“被倍磁暴日”的K指数一般不能超过“起倍磁暴日”的K指数〔个别情况例外〕。
5. “磁暴月相二倍法”对全球8级左右大地震的预测效果（1991年12月~1994年11月）
5.1 资料的选取；
（1）地震目录∶表4中列出1991年12月~1994年11月全球Ms³7.5大地震目录。地震的参数取自中国地震局地球物理研究所陈培善在《地震学报》上发表的“全球M³6的地震目录”。
表4、1991年12月1日~1994年11月30日全球.Ms≥7.5大震(主震)目录
(2) 磁暴日目录∶表5中列出1991年8月20日~1993年4月30日在月相上弦日和下弦日K³6的磁暴日〔取中国地震局地球物理研究所编印的《磁暴报告》中的目录〕。
表5、1991年8月20日~1993年4月30日, K³6,上弦与下弦磁暴日目录
5.2 计算发震时间与大震对应情况∶
表6、表7和表8表明作者利用1991年8月30日和1991年10月28日两个“起倍磁暴”日与1991年~1993年一系列“被倍磁暴”日预测的地震发震日期和大震实际发震日的对应情况。
表6、起倍磁暴日∶1991年8月30日，农历七月廿一，K＝7，与下弦磁暴日二倍
预测5次,对应Ms³7.5的大震有3次。
表7、起倍磁暴日∶1991年8月30日，农历七月廿一，K=7，与上弦磁暴日二倍
*日本国内定此震级为7.8级。
预测4次，对应Ms³7.5的大震有2次
表8、起倍磁暴日∶1991年10月28日，农历九月廿一，K=9，与下弦磁暴日二倍
预测5次，对应Ms³7.5的大震有4次，其中7.7级以上强震有3次。
5.3预测效果∶
在1991年12月1日~1994年11月30日内全球共发生Ms³7.5的大震〔主震〕共12次。预测了14次〔其中有1次重复)，按13次统计，对应Ms³7.5的大震有8次，虚报5次〔其中对应上7.4£Ms³7.0的大震有3次)，漏4次〔沈宗丕和徐道一，1996；徐道一等，1994a；徐道一等，1994b〕。
6. “磁暴月相二倍法”对全球8级左右大地震的预测效果(1998年5月~2001年1月)
6.1资料的选取∶
（1）地震目录∶表9中列出1998年5月~2001年1月，全球MS³7.5大地震目录。地震的参数，取自中国地震局地球物理研究所陈培善在《地震学报》上发表的“全球M³6的地震目录”。
表9、1998年5月1日~2001年1月31日全球MS³7.5大震〔主震〕目录
*震级为Msz
(2) 磁暴日目录∶:表10中列出1997年5月15日~2000年9月18日在月相中K³6的磁暴日，取自中国地震局地球物理研究所编辑的《磁暴报告》中的目录。
表10 1997年5月1日--2000年9月30日在月相中K≥6的磁暴日与9个起倍磁暴日
“序号”∶起倍磁暴序号
*未被选入《磁暴报告》内。
表11. “起倍磁暴日”、“被倍磁暴日”和全球8级左右大地震的对应情况
*未选入《磁暴报告》内。
Δ在震前填表“地震短临测卡片”寄给中国地震局有关部门。
▼在震前曾向中国地球物理学会“天灾预测专业委员会”提交发震时间与震级的书面预测报告。
6.2计算发震时间与大地震对应情况：
表11〔前边一页〕表明作者利用1991年5月4日和1991年11月13日之间九个“起倍磁暴”日与1997年11月7日~2000年9月18日之间一系列“被倍磁暴”日预测的地震发震日期和大震实际发震日的对应情况。
6.3预测效果
对1998年5月1日～2001年1月31日期间全球Ms³7.5大地震共发生16次,发生于“磁暴月相二倍法”得出的计算发震日期(在±5天的范围内)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Ms³7.5的大地震,2次对应7.4£Ms³7.0的大震。Ｋ指数大的起倍磁暴日与Ms³7.8的巨震的发生有较好的相关性。这表明发生在月相的磁暴与Ms³7.5大地震的相关关系较好〔沈宗丕等，2002〕。
参考文献
1. 〔报道〕“利用磁偏角二倍法较好地预报了台湾8级地震”，《地震战线》1972年第3期。
2. 沈宗丕，“用磁偏角二倍法作中期预报的试探”，《地震》技术汇编2，《地震战线》编辑部，1973。
3. 张铁铮，“磁暴二倍法预报地震”，《自然科学争鸣》，1975年第2期P35～40。
4. 耿庆国，“地磁二倍法研究的历史回顾”—“太阳活动—磁暴—强震活动关系分析”，《天文与自然灾害》，1991年P61~67，地震出版社
5. 沈宗丕 “谈谈磁偏角二倍法”，《地震战线》1977年第3期P30～32。
6. 沈宗丕、徐道一，“应用磁暴月相二倍法对全球Ms³7.5大地震的预测效果分析“，《西北地震学报》1996年9月卷18卷第3期P84～86。
7. 徐道一、王湘南、沈宗丕，“1994年9月底10月初Ms³7.5大地震的预测依据”，《地震危险性预测研究》（1995年度），北京地震出版社，1994，P187～191。
8. 徐道一、王湘南，沈宗丕，“磁暴与地震跨越式关系探讨”，《地震地质》，1994年3月第16卷第1期P21～25。
9. 沈宗丕、徐道一、张晓东、汪成民，“磁暴月相二倍法的计算发震日期与全球Ms³7.5大地震的对应关系”，《西北地震学报》，2002年第24卷 第4期 P335-339。
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沈宗丕 （shenzongpi@126.com） 上传2010.02.06
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