短临预测全球8级左右大地震的一种方法

沈宗丕 徐道一

(上海市地震局，上海 200062) (中国地震局地质研究所，北京 100029)

一 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，况且这些异常均在磁暴的日子里，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)。

二 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日上海市地震局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”一文中明确指出：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，他所在的上海市地震局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。

三 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日期间，全球共发生Ms≥7.5的大震(主震)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日期间，全球共发生Ms≥7.5的大震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这次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。

四 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将会越来越多 。

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。

[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、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.