运用空间技术能预测地震吗？遥感观测材料分析(2)

震前在震中附近红外波段会出现孤立的高温异常区，该区域随着地震临近可发生迁移、形状及走向的变化；

异常区域温度明显比周围高；

地震异常的面积越大、温度越高，震级较大的概率也相应越高；

一般在增温异常达到最大幅度后，在几天至60天内发震。

而关于地震热异常的机理，学者们开展了有益的探索。强祖基等提出了“气热说”，该理论认为震前在震源区出现的孤立状增温异常是地球放气（水蒸气、甲烷、二氧化碳等）、电场突变以及太阳辐射下的共同作用结果。

徐秀登在此基础上提出临震大气静电异常对大气的极化作用是在太阳辐射下产生大面积、大幅度增温的重要因素，而震前逸出的温室气体所造成的局部“温室效应”对于热异常的贡献也占有相当比重。

耿乃光、吴立新等学者在应力加载红外观测实验中发现，破裂型地震在破裂前会在破裂点产生低温或高温前兆，并在此实验基础上提出了“应力致热说”，发展了遥感岩石力学。

美国学者弗罗因德提出的理论认为，在地震发生前，地应力不断增大，导致岩石的过氧键断裂，使得岩石中的电子电荷转移形成正电子空穴，在地壳形成类似于电池的闭环电路，产生电子转移即电流而造成局部的热红外辐射增强。

此外，还存在地下热传导说、断层蠕动摩擦生热说、地下热流体上涌机理等。但是与大多数前兆研究一样，地震热异常的研究仍囿于经验性归纳，没有排除偶然性的震例研究，仍缺乏可靠的前兆机制和理论，迄今为止其存在性问题尚没有得到很好解决。

（3）长时序预测模拟打开新局面

前兆研究是一门涉及多领域知识的复杂学科，在缺乏有效观测手段、实验设备及理论指导的大背景下，我们无法对自然界中观测到的“异常信号”进行溯源，判断其与地震的渊源，更难以利用演绎推理直接证明前兆与地震的关系，因此长时间统计研究是现阶段更切实、有效的方案。

长时间统计研究，是指利用历史观测数据提取前兆信号，然后利用前兆信号对历史地震进行模拟预测，通过定量评估前兆整体的映震能力，探究目标前兆与地震的关系。

进行地震预测模拟研究时，需要遵循三个原则：准确性，即对未来地震的震中位置、时间以及震级大小要有明确描述；客观性，预测者可客观公正、不加多余解释地评价每一次地震预测的成功性；真实性，完全模拟真实地震预测，模拟预测时禁止使用晚于预测时刻的数据构建地震预测模型。

基于上述三个原则，通常利用三个指标来定量评估地震与前兆的关系，分别是事件漏报率、警报失败率和总时空预警域。事件漏报率是指在地震预测中，没有被成功预测的地震数量占总地震数量的比例。警报失败率是没有成功预测地震的警报占总警报数量的比例。每一次做预测时，预测者往往会给出地震可能发生的一个时空范围，我们称之为时空预警域，所有预测的时空预警域之和便是总时空预警域。

我们利用热红外遥感数据提取了中国大陆地区近6000个4.0级以上地震于震前30天内造成的热红外信号异常，并从统计角度成功证明了热异常与地震的时空相关性。

经过对2007年1月至2017年12月中国大陆地区进行的为期11年的地震预测研究发现，地震热异常对4级以上地震的误报率为21.4%、地震漏报率为32.9%、预警时空域占总时空域的43.2%，在模拟预测中可提前30天预测4.0级以上地震，实际预测效果仍需要通过业务化评估。

长时序模拟预测研究模式，打开了地震预测和前兆研究的新局面。作为第一代热红外前兆地震预测模型，虽证明了热异常与地震的相关性，但该模型不足仍旧显著，即时空预警域过大。将近40%的时空预警比例可以理解为整个中国10天中有4天都处于地震预警状态，显然该警报的时空预警精度亟待提高，地震预测预报离业务化还有较大的距离。

基于模拟预测的前兆研究才刚刚起步，在未来随着观测手段和数据源的增加，以及地球物理学、地震学的进一步发展，该领域是充满希望的。目前，研究者已经开始着手将统计地震学和前兆研究相结合，在不久的将来，新模型有望进一步提高地震预测的时空精确度。此外，该研究模式也可有效迁移到其他前兆研究中，有着极大的科学技术价值和业务化前景。

文章来源：《分析测试技术与仪器》 网址: http://www.fxcsjsyyq.cn/zonghexinwen/2021/1111/905.html