如何判断“大地震”前兆，科学家何时应告知公众？
2024年8月17日UTC下午2:00
华盛顿哥伦比亚州科帕利斯海滩——当日本上周首次发布“超级地震”警告时，华盛顿州地震学家哈罗德·托宾(Harold Tobin)密切关注着。这一警告是在日本九州岛发生7.1级地震后发布的。尽管这次震动造成的破坏很小——最大的海啸浪可能只会涌到你的膝盖——但这并不是主要的担忧。地震学家们担心这次地震会产生压力，可能会引发一个潜伏的炸弹：日本南海海沟，可能是日本最危险的断层。根据日本政府的估计，这个俯冲带有可能产生高达100英尺的海啸浪，导致近33万人死亡。小地震是否意味着“大地震”就在眼前？没有人能确切说出，但机会突然变得更高了——即使只增加了几个百分点。“这可能会让我彻夜难眠，”托宾说，如果这发生在美国西海岸上。在日本，这一警告促使官员关闭海滩、取消烟火庆祝活动，并减缓列车运行。人们急忙备齐应急物资。在美国，托宾表示，“我们没有这样的协议。”不过，我们确实有一个同样危险的断层：卡斯卡迪亚俯冲带。根据联邦紧急管理局的估计，卡斯卡迪亚断层上的9.0级地震及其引发的海啸可能会导致俄勒冈州和华盛顿州约14000人死亡。但如果像日本刚刚经历的小地震发生在卡斯卡迪亚附近，地震学家们将不得不在即时决定是否以及如何告知公众。这正是托宾多年来一直在思考的情景：如果他找到迹象表明毁灭性地震的可能性更高，即使只是轻微增加，什么情况下需要发出警报？如果可能性告诉你会在“喊狼”——你该怎么做？“你不希望出现不必要的大规模疏散恐慌，但你希望人们不要继续轻松地前行，”托宾说。他面临的困境，在某种程度上是托宾所在领域的一个怪异时代的产物：研究人员认为他们正在追踪世界上最危险地震区的触发因素或前兆，但科学尚未定论。即使地震的可能性更高，机会仍然很小。这就引发了一个关于何时发出警告的高风险问题。
日本和新西兰的经验
今年8月，日本在南海海沟未检测到异常活动后，于周四结束了“超级地震”警告。2016年的新西兰情况则有些不同。那年11月，新西兰南岛东部发生了7.8级的凯库拉地震，造成两人死亡，造成超过10亿美元的损失。一天后，科学家通过卫星监测发现在北岛海岸附近有几厘米的位移。微弱的振动来自希库兰吉海岸，这是新西兰最大的断层，直接位于首都惠灵顿之下。这是一场慢滑地震，是地震世界的懒汉，由凯库拉地震引发。这类地震会在数周或数月内缓慢释放能量，不会引起明显震动。由于GPS技术的进步，科学家在大约二十年前首次意识到这些地震的存在。一些科学家，如托宾和地球物理学家劳拉·沃利斯(Laura Wallace)，认为这些慢滑事件有时可能是大型俯冲带地震的前兆。科学家们在2011年日本东北地震和海啸之前记录到了一次慢滑事件，那场地震导致了超过18000人死亡，并引发了福岛核灾难。类似的情况在2014年智利发生8.1级地震之前也发生过。沃利斯在2016年地震发生时就职于新西兰研究所GNS科学研究所，整天忙着追踪地震的每一个动向，估算风险，并回答政府的问题。“我从未感到如此沉重的责任，”沃利斯说。“我带着狗上班，因为如果发生大地震，我不想和我的狗分开。”沃利斯和她的同事们确定，大地震的概率提高了18倍，一年内的风险为0.6%至7%。但大地震从未发生。“哪些慢滑事件将最终引发下一次大地震？”沃利斯说。“这是我们正在努力理解的最重要问题之一。”对于卡斯卡迪亚俯冲带来说，要更好地理解这些预警信号需要更多的慢滑事件数据，改善对断层带的绘图以及增强监测海底断层的能力。
卡斯卡迪亚俯冲带的潜在风险
托宾是华盛顿州的地震学家，太平洋西北地区地震网络的主任，也是华盛顿大学的教授。他曾是一个团队的一员，最近绘制了卡斯卡迪亚俯冲带最详细的地图。他们发现这个断层分为四个部分，这些部分可能会同时或依次单独断裂。这些单独的部分有能力产生8级或更高级别的地震。与此同时，研究人员正努力加强卡斯卡迪亚的海底监测网络。日本有一个复杂的海底传感器阵列，但“它是少数拥有这些仪器的地方之一，”华盛顿大学地球物理学家大卫·施密特(David Schmidt)说。美国在海底监测方面落后，但施密特和托宾是一组获得1060万美元联邦资金的团队的一部分，他们将向俄勒冈海岸的光纤电缆添加地震传感器和海底压力计。这些设备将有助于监测卡斯卡迪亚。如果数据可以帮助研究人员了解这一断层的正常情况，他们也可能确定何时应该担心。
这种不确定性使得地震学家在决定何时向公众发出警告时感到困惑。如果能够准确预测地震，将能够减少损失和保护生命。在东亚和太平洋地区，地震是一种常见的自然灾害，因此必须加强监测和预警系统，以便在发生地震时及时采取措施保护人们的生命和财产安全。科学家们需要继续努力研究地震的触发机制和前兆，以提高地震预警的准确性和及时性。同时，公众也应该加强地震风险意识，遵守预警指示，做好应对准备，以降低地震灾害带来的损失。