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地震成因和地震短临预测预报及其物理机制
已有 467 次阅读2006-1-17 18:53
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作者：魏宏儒
关键字：地震成因 地震短临预测预报 物理机制
地震是一种严重的自然灾害。地震成因和地震预测预报是古人和世人长期探究的既古老又现实的重大科学难题之一。1976年唐山7.8级地震造成唐山市毁灭和24万人伤亡，2004年印尼8.7级地震死亡20万人，2005年巴基斯坦7.8地震
死亡8万人。地震成因和预测预报是人类迫切需要解决的科学问题，中、日、美、俄等国政府对此投入大量的人力和财力，中外科学家经过长期努力探究，取得很多研究进展和成果，提出不少理论或模型，也发现问题的复杂性和难度大。我国科学家既有辽宁海城地震、四川松潘地震和新疆伽师地震的成功预报的喜悦，又有河北唐山地震和新疆巴楚地震漏报的教训。外国部分科学家盖勒等学者认为“地震不能预测”。滕吉文指出，当今世界各国对地震的成因和预测均提出不少“理论”或“模型”，但均难于得出一个规律性的认识，故至今仍为地球物理学中的大难题；几十年的地震研究实践已证实，单纯从地表现象来研究和推断地震的发生与发展是难以奏效的，而必须研究和探索地震“孕育”、发生和发展的深部介质与构造环境及其深层动力过程[1]。自然灾害的发生有统一成因，过去的气象学、海洋学、地震学的单学科研究是不够的，需要探索地球深部作用更为重要的控制[2]，自然灾害和地球内部流体运动挂钩是使我们今后预测和预防更有科学依据[3]。
2004年8.7级和2005年7.8级地震后，我国政府和科学家非常重视地震科学研究，地震科学家就地震预测预报问题，纷纷发表很多新观点、新建议、新看法，其中两位院士认为：希望科技人员能开发出“云图”的新技术，能跟踪地震活动的全过程；地震预报的困难，主要是因为地震的复杂性其成因机理超出现有知识框架，需要对现有知识框架进行扩展和搭接，不要忌违与我们现有知识的冲突，发现冲突就是发现我们现有知识的弱点和缺陷，为我们进一步提高其水平创造了条件；地震预报呼唤创新。
笔者多年来对地震成因和发生规律，长期天气异常变化成因和发生规律和太阳系演化等科学问题进行综合探究，发现地震活动和天气气候灾害是太阳系演化过程中必然出现的自然现象[4]。本文根据笔者30年对太阳活动，地震活动和气象卫星云图变化的监测记录资料和国内外学者研究发现的多种自然资料，进行重新对比观察和综合观察、整理、加工和提炼，探讨地震成因和地震短临预测预报及其物理机制。
1、太阳系中多种物理现象及其相互关系
地壳不是封闭系统，而是与地核、地幔、大气、太阳系和银河系有着复杂的能量、物质和信息联系的开放系统。地球物理学正在从宇观、宏观和微观三个前沿上探索地球这里颗行星的形成与演化的奥秘、精细结构和深层动力学过程[1]。
1.1太阳系中行星物理特征
旅行者、伽利略号等多个行星探测器的考察资料和行星物理学家研究表明：类地行星和卫星上都有过断层活动、火山活动、火星上有26公里高山，有70-80公里火山口，木卫一有9座活火山，岩浆喷发到300公里高空，行星及其卫星都有固体表面，有火山活动过，木星有沙漠干旱区域和热带；行星和卫星上都有大气层，有的稀薄有的浓密，类木行星大气运动最强烈[5]。海王星赤道附近发生大风暴时速达1500公里，在海王星上，太阳光强度只有地球上的九百分之一，这种大风暴的动力来自何处是一个迷，现有气象学理论和行星形成和演化的理论不能解释。
笔者研究发现，太阳系大行星（包括卫星）演化规律：行星的质量越大，行星距太阳越远，行星演化速度越慢，行星的物理现象越活跃。行星演化公式：W=hπγ2/RM，γ表示行星半径单位公里，M表示行星质量单位吨，R表示行星到太阳距离单位公里，h表示行星表面接到太阳宇宙射线强度，单位尔格厘米2/秒，W单位演化率[4]。
1.2太阳活动区位置变化和太阳在地球上空位置变化与地球物理场变化。
赵洪声等研究表明，中国和云南地区的地震，发生在太阳活动下降段的等价次数最高[6]。宇宙线暴按太阳自转周期（27天），经过几个周期再出现重复现象，在太阳活动极小期表现非常明显[7]。这说明太阳活动区移到太阳表面低伟度时对地球影响最大。
大地震存在周年变化，极大值在3月份，极小值在9月份；地球处在春分点附近，有利于地震发生，在秋分点附近时，地震较少发生[8]。每年地球自转在春天变慢，在秋天变快[9]。这说明，在一年中地球自转快慢变化周期和地球上地震活动强弱变化周期是同步的。磁偏角日幅差值的年变化，受太阳照射时间长短控制，磁偏角日幅差值变化幅度最小值在冬至，最大值在夏至[10]。地磁活动日10-11时活动性最弱；最大值出现在春分和秋分附近，最小值现在夏至和冬至附近。春秋季磁暴较多，冬夏磁暴较少[11]。前苏联科学家，在日食前，日食和日食后，对各种不同性质的物体（矿源、泥火山）的活动进行观测，在不同地区选择九个有特色的泥火山，日食后，所有火山均活动起来，证明宇宙能调节地球内部发生的深部过程，确定地球发展史上宇宙因素的作用[12]。这些现象表明：太阳照射地球时间长短变化和太阳位置在地球上变化能调节地球物理场变化。
1.3地球磁场活动与太阳活动、地震活动、气象灾害、重力变化和地球自转
太阳耀斑是地球磁场骚扰的原因，在中低纬度地带观测到的地磁暴，开始时磁场急速上升（10-50伽玛），后急剧下降，磁场变化的最大值△H=100-500伽玛[7]。地球上各种变化磁场无不与太阳活动有关，地磁活动的11年周期变化与太阳黑子活动关系密切[11]。
地震越大，地磁的前兆异常幅度也越大，在火山暴发前由于岩浆上涌，也会使局部地磁场减弱[11]。1988年1月6日云南澜沧7.6级地震前后，在杨武、元江两测点地磁变化200-300伽玛[13]。
1990年11月或12月至1991年1月，中国局部地区磁场出现大面积短暂异常现象，空间线性相关数γ2值下降至50以下，这说明异常地区地磁场由于某种原因而不具有空间线性相关关系，地磁场的空间分布由线性的变为非线性的，4-8个月后在该地区发生气象灾害对应[14]。幔核界面上的地形“肿块”在地面上造成可以观测的重力异常，根据地磁异常与重力资料，呈现相当好的线性关系[15]。磁暴出现时间隔与地球自转速度变化的周期大体一致[16]。
这些现象表明，太阳活动、地球内部物质活动、地磁场活动、地震活动、气象灾害、重力变化和地球自转变化之间有密切的物理关系，太阳活动引起地球磁场变化的物理过程和地震活动引起地球磁场变化的物理过程可能是相似的。
1.4地震活动、太阳活动、地球内部物质活动、地热变化、重力变化、地球自转变化和大气对流层异常运动的相互关系。
1949年-1981年全球M s≥8地震和每年磁扰动日数的最大值都于现在太阳活动11年周期中的第9年和太阳活动区在日月面90附近[4]。全球M s≥5.5地震发生的频率依赖太阳活动11年周期的起伏速度，中国和云南地震活动也有11年左右的周期性[9]。强烈地震发生时间与太阳上活动区和冕洞的存在及位置之间，存在着有统计意义的联系，地震平均发生在这些结构日面中径之后的第2-4天[17]。
学者对邢台7.2级地震区，海城7.3级地震区，唐山7.8级地震区，新疆玛纳斯7.7级地震区和伽师地震群的研究表明：地震活动或大地震发生地区的深部构造背景为异常地球物理场和壳慢过渡带的反射变异。在地震活动上地幔顶部隆起，并呈现对称关系或不对称状（在隆起斜坡上），这主要取决于深部热物质运动的深层过程。深部热物质上涌，深层过程与耦合，导致——幔介质底侵作用和地震发生[1]。
美国科学家用地震层析技术绘制出核幔边界处的地形图，地核表面不是平滑的球体，而是崎岖不平的，既有比珠穆朗玛峰还高的山脉，又有六位于大峡谷深的山谷[18]。美国地质物理学家罗贝特·克莱顿用“层面X线照相术”，取得的照片表明，整个地幔中的岩石不断慢慢地沸腾搅动，象是一口沸腾的锅那样。
1975年海城7.3级地震前，营口和丹东地温异常升高，气温出现大面积异常增温现象；1976年云南西部龙陵潞西7.5级地震前，地温和温泉水温有明显变化，特别是龙陵巴腊掌温泉水，震前41天，突然升高十几度，震后逐渐恢复正常；1976年四川松潘7.2级地震前一个月，沿龙门山断层出现热异常现象，唐山7.8级地震前，以唐山为中心浅层地温升高一度多；日本、前苏联地震前都有这种现象[19]。NAA-9气象卫星对云南进行红外线观测，发现在云南许多断层都的红外异常辐射，地震断层是弯曲的，但红外异常线却是直的，1988年云南澜沧7.6级地震，早期是震前9天，晚期是震前1-2天[20]。
1975年2月4日海城7.3级地震前后进行5次重力测量，1972年6月第一次测量到发震前，测量重力值下降最大值达352微伽，震后测量两次重力值快速回升；1978年5月18日海城6级地震前，重力值下降33微伽；1978年唐山7.8级地震前后多次重力测量，北京至山海关1971-1976年4月重力值上升为130微伽以上，震后重力下降，震中附近重力值上升最大值为165微伽，震后重力值恢复，同时密云、北安河和黄壁庄重力值日均同步下降。1976年龙陵7.3级地震前后重测量，震后在震中区重力值下降达300多微伽。1976年四川松潘7.2级地震前，发现成都至迭溪出现200微伽的重力变化。许多国家也报道地震前有重力值变化的情况[21]。
1956年2月23日的一次太阳活动竟使地球自转减漫8/1000秒，地球附近可记录到来自太阳的高能中子，太阳宇宙线的能量大于10Gev；斯图科研究1900-1963年的地球自转，极移与地震之间的规律后指出，这些地球物理现象与太阳活动有很强的相关性[9]。林元章研究指出，太阳活动强弱变化大致对应地球自转慢快变化，有些太阳耀斑可导致地球自转突然减慢，地球自转11年周期和太阳活动11年周期同步的。
四川发生5级以上地震易发生旱灾，1976年8月16日松平7.2级地震前7小时，这一天成都地区出现非常活跃的冰雹云，范围广、高度高、强度大，这天消雹作业次数占全部作业次数56%，从未有过的，可是8月16日时地面天气图，周围天气正常，未发现有形成冰雹云的飑线系统[22]。
1952年-1976年云南10次M≥6.5级地震前的大气扰动特征，发生地震前头二候中，中高纬度地区径向环流都很微弱，少槽脊活动，到震前头一候，环流形势剧变“指数”增高，经向环流发展，在高空西风带大槽引导下，强盛的北方冷气团向低纬度爆发[23]。云南省近30年来强烈地震前普遍存在长期高温、低气压，高温、低气压结束时间与地震发生时间基本同步[6]。
1952年11月4日堪察加8.5级地震（52.30N,1600E）和1958年11月6日千岛群岛8.2级地震（44.50N,148.50E），震中以西为高压区（东半球），以东为低压区（西半球）；1960年5月22日智利7.5级和8.5级地震，高压区（西半球），低压区（东半球）。中亚、哈萨克、土库曼、伊朗和罗马尼亚地震，震中以南较高气压，以北较低气压，都是在地震发生时，高低气压也发生变化，1-2天气压拉平。地震发生时都有大气锋面经过震中上空[17]。
笔者曾研究发现，东南亚地震场有不同的活动特征，我国就会出现不同的天气气候灾害，并依此关系作出我国长期天气预测预报。副热带高压活动、寒潮活动，牧区雪灾发生都与亚洲地震场活动有密切的关系[24]。
综合观察和分析地震活动、太阳活动、地球内部物质活动、地热变化、重力变化、地球自转变化和对流层中大气异常运动等自然现象，可看出：地震活动、地热变化，、重力变化和对流层中大气异常运动有相对的同时间性和空间性，它们异常变化或活动是对所在区域地球内部物质活动的反映，这些地球物理现象是所在区域地球内部物质活动的结果。太阳活动是通过调控地球内部物质活动，再链锁地调控多种地球物理现象变化。
1.5太阳耀斑活动特征，地震活动特征和核反应特征
太阳耀斑是由许多亮块连接而成，有几次不同强度的光度极大，每个耀斑都有闪相，但不一定有爆发相；在耀斑亮区里有一些特别亮的短寿命小亮点，这些亮点比周围亮几倍，直径约3000-6000公里，它和微波爆发、硬X射线爆发在时间上相符，称为耀斑核；如果耀斑刚好产生于太阳边缘，可看到一个亮星点迅速地发展成突起的小山包，然后变成锥形物，或者会看到亮环，物质抛射，如日浪、日喷和日珥；H2耀斑寿命短者几分钟，长者可达7小时；耀斑寿命大于25分钟才有可能激发地磁爆，地磁爆时间相对源耀斑时间迟后20-72小时，磁场水平量下降100-300个伽玛，对人造卫星仪器和宇航员健康及地球上电网等都有影响[25]。耀斑活动能影响心脑血管病人增加[26]。
在地震发生前几天或几十天，震区短——临前兆表现急剧或突然变化，前兆（地球物理现象）如：地面隆起，地壳形变，地温和气温增加，重力变化（较多重力下降），地磁水平下降100-500个伽玛，有电磁波（包括微波辐射），地光、地声、日光灯自明，电脑出错，动物烦躁不安，天气变化等927种前兆现象。前兆活动越早，范围越大，震级越大，越是靠近震中区，前兆活动量越高[26]。1979年7月9日江苏溧阳6级地震发生前，南京地震基准台方家福在9时以后觉得胸口郁闷难受，以为是心脏病复发，路经桑园时，看到采桑女工们都说天气闷得喘不过气来，天空披上一层淡淡的霭雾，傍晚忽然一阵似闷雷般的隆隆声从地下滚滚而来，数秒钟以后，轰！一声巨响，地动人晃[27]。
美国内华达地区有天然地震活动，核试验释放了大量余震，最大地震的震级约比爆炸自身震动级小一个量级。1966年12月20日，一次6.4级核试验，美国海岸与大地测量局报告，在12月23日前发生12次余震[28]。1986年4月26日前苏联切尔诺贝利核电站4号核反应堆发生爆炸，科学家分析原因后，证实核爆炸前20秒，该地区发生1.6-3.2级地震。
美科学家根据夏威夷和冰岛附近海底喷出的岩浆含有相当高的氦—3同位数，而这种同位数只可能在核裂变反应中产生，因此认为地心有个天然核反应堆，为火山爆发和板块移动提供能量[29]。核试验时，产生强大的电磁波辐射和微波辐射，对电网、电话、计算机和人的大脑，胸部都有影响。电灯自明，计算机程序出错，人烦躁、头痛和神经错乱等。
对太阳耀斑活动特征，地震活动特征和核试验过程的特征，对比观察和综合分析，可看见，前两者有明显的相似活动特征，三种特征可能是一种物理过程。
2、地震成因
地震成因和地震预测预报是极其复杂的科学难题，至今人们还没有搞清地震发生的过程和找到真实地反映地震孕育、发生和发展的物理前兆，这是多年来地震预测预报的实践所证实的。国内外地球物理学家和地震学家研究地震成因问题时，主要注意力集中在地震活动的结果——断层运动的特征、断层的供能问题、储能问题、放能问题和触发问题，震源物理过程，然后再寻找断层运动与前兆的关系，希望从中发现地震的原因，结果陷入地震成因和地震前兆的复杂性泥潭。2004年印尼8.7级地震发生前后，几千公里我国地下水和地温都有影响，美国科学家研究发现，2002年11月3日阿拉斯加8.5级地震，3000公里外美国黄石公园的间歇泉与小地震都活动增强了，现有地震知识和理论，很难给出解释。
笔者经过长期对地震活动的结果、地震活动的过程、地震前兆和的物理特征和相互之间可能的物理关系，及与地震活动有关联因素的探究，认为：应重视研究地震活动的过程和多种前兆之间可能存在的物理关系，才有可能找到地震活动发生的真正原因。
地声，是地震前几秒钟到几十秒钟发生的，没有报道有地声而没有发生地震的，它是地震活动的真实前兆之一，研究地声发生的物理过程，可能从中发现地震成因的线索。地声发生的特征：有的人听到，一阵似闷雷般的隆隆之声从地下滚滚而来，数秒钟以后，轰！一声巨响，地动人晃；有的人听到象闷雷的隆隆声，又象火车从远处开过来的声音，随后地震发生了。人们对这种物理现象可能有两种推测：（i）先是地幔岩浆上涌而产生滚滚而来的隆隆之声，后出现断层破裂或错动，发生地震。（ii）先是断层形变使岩层下出现空隙后，岩浆上涌产生滚滚而来的隆隆之声，接着出现断层破裂或错动，发生地震。
地热活动，地温升高区域不一定都发生地震；有地震发生的区域都有地温和气温升高的物理现象，地震发生前几天——几个月地温就逐渐升高，有的升温幅度小，有的升温幅度大。显然地温升高不是岩浆上涌引起的，而是地震发生前地幔已有高热区存在并发展。
重力变化，有重力变化的区域不一定发生地震，有地震发生的区域在发震前2天—几年都有重力变化，震中区域重力值下降20—几百微伽的较多，距震中较远的区域重力值同时上升，也有的震中区域重力值上升，一般震前几天重力值变化较大，都在地震后迅速恢复。这说明地震活动附近区域同时存在重力值下降区和重力值上升区，都是在震后恢复，反映出重力值下降区物质密度在减小和重力值上升区物质密度在增加，可以推测：重力值下降区存在高温高压把物质向周围挤压，使周围密度增加导致重力值上升；地震后重力值下降区高温高压消除，高密度区的物质向低密度区移动，使地震区域的重力值恢复。
地磁变化，火山爆发前，由于岩浆上涌，会使局部地磁强度下降，地震前附近区域地磁△H下降10-300伽玛，地磁异常与重力异常存在关系，这说明地磁变化可能是地震区下面地幔高温高压引起。
地光变化，大地震前都出现强烈的地光。1976年8月16日四川松潘发生7.2级地震，同时22日又发生6.7级地震，接着又发生7.2级地震，1976年4月5日首先出现地光，到6月发生地光的范围进一步扩大近万平方里，8月地光突然向震中集中，形成新的高潮，这时以片状地光为主，亮度更为强烈，8月16日震前一天内发生6次地光，震前3小时震中连续发生两次地光，夜间地光照射范围几公里—几十公里，持续时间长者半小时，短者仅闪现几秒钟，地光的发生机制可能和极光机制相似，是高能粒子辐射大气引起的，地光发生的时间变化特征、空间变化特征和强度变化特征反映出：发射高能粒子区域从地幔深处向地壳进发的过程，地光强度由弱变强的过程。
电磁波辐射，地震发生前几分钟—数小时，震中附近区域都电磁波辐射，这说明地幔中高温高压区域能发射电磁波。
动物异常，地震将要发生前，动物活动行为异常，烦躁不安，人也感到胸闷难受、烦躁不安、行为异常；微波炸弹和核爆炸时都产生电磁脉冲，对人大脑、脖子、胸部有伤害，使人烦躁不安，头痛和神经错乱。这两种物理现象对人体产生的影响是相同的，说明地震即将发生时，地下可能发射微波。
天气变化，地震发生前1-35天之间，较近区域的天气图上出现高低气压，东西向配置或南北向配置，震中上空都有峰面经过，震后这种天气现象立即发生变化或消失；如地震孕育在副热带高压附近还能激发副热带高压增强，地震前3天左右副热带高压减弱。国内外很多学者认为：是天气异常（高低压配置）影响地震发生。笔者认为：是地震孕育和发生影响天气异常，因为天气出现异常和消失的时间和地震孕育和发生的时间完全同步；可能是地幔中物质异常移动，导致地面地球势发生变化，链锁导致大气对流层中环流异常。
国内外很多学者研究证实，太阳活动区和冕洞及它们在太阳活动上的位置和强烈地震发生的时间，存在着有统计意义的联系。地震平均发生在这些结构过日面中经之后的第2-4天，这些学者认为：太阳活动对强烈地震活动性的影响是通过大气过程实现的。笔者认为：太阳活动对强烈地震活动性的影响是通过激发敏感区地幔物质活动增强过程实现的。
地质学是通过地表地质构造看过去，地球物理学是透过地球物理场看内部，地震学是穿过地震前兆看过程。反演研究方法是地球物理学中主要的研究方法，同一种地球物理信息或数据可推测或理论解释出两样结果，这就是反演的多解性
或解的非唯一性。对地声变化、地热变化、重力变化、地磁变化、电磁波、动物异常、天气变化、太阳活动与地震时间关系等地震发生前出现地球物理现象的解释或推测的物理过程，最少有两种，每一种地球物理现象采用哪一种解释或推测的物理过程，能说明地震发生的原因，显然很难定论。因此，必须从这些地球物理现象的解释或推测的物理过程中，寻找出它们之间有内在物理联系的链锁的物理过程，即地震孕育和发生的物理过程。现有板块运动作用于断层，使断层发生破裂或错动，而发生地震的成因理论，是不能同时解释这些地球物理现象（前兆）之间的链锁的物理过程，也找不出断层发生破裂或错动与每一种地球物理现象必然可信的真实的物理关系。所以笔者认为地震（火山）发生的原因是地球内部敏感区物质异常活动，地震（火山）活动对地球内部物质异常活动的反映。
笔者研究认为：地球象太阳一样存在活动区，是地震火山活动带下面外地核表面，在太阳活动产生宇宙线激发下，不断地向地幔中放射核物质反应团（象放烟火）核物质反应团移到地幔中发生核反应或裂变反应，产生高温高压区，并产生高能粒子辐射，电磁波辐射和微波辐射，核物质反应团不断向上移动和发展，越靠近地壳，地壳观测到的各种物理现象越多越强烈，如地壳变形隆起，排气、排热、地温气温升高，重力发生变化，电磁波辐射、微波辐射、地光发生，地球势变化又引发天气异常变化；如核物质反应团中核反应速度较慢并缓慢接触地壳，使地壳下层熔化，上层隆起发展成火山；如核物质反应团中核反应速度较快，并以较快地膨胀力冲击地壳，发生中小地震；如核反应团中核反应速度很快并产生很大的膨胀力冲击地壳，发生强烈地震；核反应团在地幔上层引发地震为浅源地震，在地幔中上层引发地震为中源地震，在地幔中层引发地震为深源地震。太阳活动产生的高能粒子（宇宙线）能激发核物质反应团，反应速度加快。
3、地震短临预测预报研究
3.1寻找真实地能全面反映地震孕育和发生过程的前兆。
地震学家已观测收集到地震前兆有927种，其中311种前兆现象来自地震学观测，另外616种为地壳形变，地下水动态、水化学、地磁、地电阻率、重力变化、天气变化、地壳和地声等前兆现象。张肇诚等人把927种前兆分成11种观测手段，即：测震学、形变、重力、地电、地磁、地下水、应力、应变、气象、其它微观变化和宏观变化。
通过测震学收集到311种前兆，存在很大的失真性，不能真实全面反映地震孕育和发生的物理过程。形变观测收集到水准测量，定点水准和倾斜等前兆，不能真实和稳定地反映地震孕育和发生的过程，可作参考性背景前兆。重力变化时间较长，找不到与地震发生的时间、地点和震级的关系，它只能反映出某区域可能发生地震。地电率变化和地下水变化前兆失真性很大，地下水变化很复杂，活动时间长，活动规律不稳定，与地震孕育和发生有时有一定关系，只能作地震预测的参考性背景前兆。地磁变化时间较长，而稳定、失真小，能反映地震可能发生的地点。应力和应变，地震学家用了很大精力研究，实践已证明，它不能真实反映地震孕育和发生的物理过程。地温变化时间较长与地震活动有着密切关系，但不能准确和稳定反映地震时间的震级，只能反映未来地震可能发生的地点，可行参考性背景前兆，电磁波辐射能较准确反映地震时间和地点，不能反映震级，可作监震时间预测前兆，但捕获到这样前兆较困难。动物或人行为异常和烦燥不安，可作监震时间预测前兆，但很难判断和捕获这样的前兆。气象异常变化与地震活动有密切而复杂的关系，气温变化，旱、涝可作区域性的中长期地震预测前兆，很难准确地找出与地震时间、地点和震级的关系，也可作短临预测的背景前兆；地震活动引起500百帕大气环流天气图异常，异常迟续时间和异常结束时间与地震孕育时间和发震时间完全同步，天气图是人加工的，有一定失真性，判断和捕获这样前兆有些难度；笔者长期探究长期天气预测预报，对气象信息有特别敏感性，长期监测记录并研究气象卫星云图变化特征，偶然发现气象卫星云图异常变化特征，能稳定、准确和真实地反映出地震孕育、发生和发展的全过程，同时还能反映出未来地震三要素，但地点范围较大。气象卫星云图异常变化特征是人们寻找很久的真实、稳定和准确全面地反映地震孕育、发生和发展的重要的预测前兆。
3.2预测和检验
1996年元月2日中央气象台作出元月份全国天气预报，指出华东和华中降水继续偏少，农田需要抗旱，可是元月6日西太平洋副高突然增强并西伸到云南和四川南部，青海玉树、四川甘孜至江淮流域稳定地维持近30天云带活动，玉树和甘孜都发生雪灾，江淮流域维持30天阴雨天气，农田严重积水，江南华南一片奇热。气温偏8-14℃，广州气温高达27℃，福州气温高达29.9℃，许多人身穿夏装，实为罕见，元月27日江淮云带开始南移，冬季在我国南方出现这样气候是反常的，初步判断台湾或云南有6级以上地震孕育，后云系发展到华南并向云南和四川靠近，2月1日-2日云系发展到云南和四川大部分区域，云南西北和四川西部仍无云系活动，云南大理——四川鲁里山出现明亮的区域，2月3日16时30分笔者观察气象卫星云图后判断：云南西北部在1-2天内要发生强烈地震，2月3日时云南丽江发生7级地震，4时观察云图震中仍无云系活动，判断有强余震，3-7日8时云南丽江共发生余震1347次，其中5.1-6级地震4次。笔者有幸监测到这次7级地震孕育到发生和气象卫星云图异常特征变化的全过程，并记录下全部过程。
1996年11月8日笔者通过气象卫星云图监视到，菲律宾——广西——云贵高原——南京——日本形成抛物线云带，已维持11天，副高北侧云带在江淮流域摆动，淮河发生罕见的冬汛，8日菲律宾有弱低云系向台湾和东海上空发展，8日判断2-4天内台湾周围（包括东海）要发生6-7级地震，台湾云系又伸到长江口，抛物线云带只剩下江淮至日本云带，9日上海东160公里（长江口）发生6.1级地震。菲律宾——台湾——东海——日本九州岛——日本的云带继续维持到12月13日日本九州岛近海发生6.3级地震后，副高才缩回到太平洋低纬度上空，云带南移。
3.3地震活动的气象卫星云图特征和天气灾害
多年来气象卫星云图是气象部门向人们展示云系运动和变化的信息，社会人通过它了解天气变化趋势的信息，笔者经过多年观察研究，发现气象卫星云图能够真实反映某区域地震孕育、发展和发生的全过程的信息，地震活动是气象异常变化的最大祸首，气象异常变化是地震活动的最大显示器。
3.3.1我国华东、华南和台湾地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
华南、华东和台湾及其周围区域有地震孕育时，在震中及北侧形成纬向云带，震级越大云带越长，容易和副高北侧云带叠加，5—6级地震特征云带短而弱暗，维持5-12天；6-7级地震特征云带长、宽、白，长度500-2000公里，维持11-35天，地震发生前1-3天特征云带减弱，表明地震将要发生，特征云带继续维持，表明还有地震；如果日本周围较大地震孕育，台湾地震特征云系减弱或者不明显，但是地震发生前2-6天，震中北侧出现短、弱、暗云带，自西向东移动，经过震中上空，将要移出震中时刻，就是地震发生时间。
3.3.2我国华北地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
在我国西部和邻国无较大地震活动的情况下，华北有地震活动时，震中及其以东多云系活动，形成100-2000公里云带，震中以西多为晴天，特征云系维持时间同上，发生地震前1-5天云带减弱，北边有冷峰云带向震中移动，表明地震将要发生；7-8月江淮流域的副高北侧云带，会快速跳到震中及其北侧，形成纬向云带，如果云带减弱，西北或北方有冷峰云系向震中移动，表明地震将要发生。
3.3.3云南、四川及邻近区域地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
由于云南、四川区域广大、地形复杂、气候多样和大气环流特点，所以该区域地震活动的特征云系，在不同区域和不同季节的特征变化有差异。一般正常情况下，3-4级地震在气象卫星云图上有微弱反映，6级左右地震活动气象卫星云图反映明显，7级左右地震活动在气象卫星云图上反映特别清楚；6级左右地震发生前8-18天，在贵州-四川中东部出现并维持云头，向东延伸形成云带，7级以上地震发生前25-50天，在四川中北部出现云带，向东延伸1000-2000公里，地震发生前1-5天，云带东段在冷空气推动下出现大雨并减弱南移，又向云南扩展表明地震将要发生；如果在夏季四川北部有7级以上地震活动，会在黄河中游和下游纬向云带，中游出现低气压云团，在特征云系减弱时，四川中南部有少量云系活动，表明地震将要发生。
3.3.4青藏高原地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
青藏高原地震活动的特征云系经常和新疆东移低涡云系及副高北侧云系（大地震）叠加在一个云带中，给判断地震活动云系带来一定困难。一般情况下，喜玛拉雅山脉附近有6-7级地震活动，青藏高原中部和东部维持云系活动，并且向东伸展，发生地震前2-5天特征云系减弱，震中南侧附近有时出现小块白云；青藏高原中北部有5-7级地震活动时，主要特征云系在青藏高原东部并且向东伸展1000-2000公里，地震发生前2-5天，新疆中北部有径向云带或者“？“形状云系东移，这样云带南段移到青藏高原时，同时特征云系减弱，表明地震将要发生。
3.3.5新疆地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
在邻国无地震活动情况下，新疆有地震活动时会有低涡云系产生，并且向东伸展1000-3000公里，特征云系维持5-35天（4-7级地震），喀什周围区域有地震活动时，震中东侧经常出现”圆形”的无云区或者弱云区，在圆形缩小的情况下，同时特征云系减弱、邻国又有“/”向云带向新疆移动并且靠近，表明地震将要发生；震中在中北部时，北部或者邻国经常出现逆时针的旋涡云系，东边有云带，特征云系减弱，又有冷峰云系靠近新疆，地震将要发生。
3.3.6伊朗一次地震活动的气象卫星云图变化的特征
2005年2月22日10时，伊朗北纬30.7度东径57.3度发生6.5级地震，2月9日伊朗北部有弱云，印、巴、阿、哈、新有大片云系，2月12日波斯湾-震中有“/”向细弱云带，并且连接新、阿、哈云系，15日波斯湾-震中弱云带消失，伊朗东北-新、阿、哈-我国中东部形成云带，17日云带西段减弱，20日云带进一步减弱，地中海有“/”向云带向伊朗移动，22日2时“/”向云带达到伊朗西部，22日10时“/”云带靠近震中时，发生地震。
3.3.7巴、印、阿邻近区域地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
2005年10月8日巴基斯坦北部北纬34.4度东径73.6度发生7.8级地震，到12月26日发生余震1500多次。一般情况下我国新疆及其附近邻国有地震活动时，黑海-哈-新疆-印度都会出现无云或者少云区域。8月20日这种特征无云区域出现，巴、印、阿、新-青藏高原维持弱低云活动，表明巴7.8级地震已经开始孕育；8月11日印度洋-印尼的热带云团带活动正常，8月12日云团带西段向青藏高原靠近，西北太平洋副高西伸到孟加拉湾附近，9月7-8日震中附近出现一块白云，青藏高原东部-渭水-黄河中下游形成云带。10月4日新、巴、阿有一块白云，青藏高原中西部仍然维持弱低云系，青藏高原东部-黄河中下游维持云带，10月7日13时新-青藏高原中西部弱云消失，只有青藏高原东部维持云系副高减弱东缩，
印度-孟加拉湾大片云系已经退回赤道上空，黑海-哈-阿-巴维持无云区，表明大地震将要发生；10月16日赤道云系又移到印度-孟加拉湾，阿、巴新西南又有云系，10月20日副高又西伸到孟加拉，印度洋北部-青藏-黄河出现大量云系，西亚有“/”向云带向震中移动，10月23日7时副高减弱东退，青藏-孟加拉云系减弱，23日18时西亚“/”靠近新、阿、巴，巴基斯坦发生6.3级、5.5级地震。但是到2006年1月5日哈、伊、阿、巴、印长期晴天，新、阿、巴邻近长期维持云系活动。这种特征云系变化现象，充分表明地震活动区域的特征云系没有完全消失，还有余震。
3.3.8印尼附近区域地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
2004年12月26日8.7级地震孕育，特征云系维持接近60天，8.5级地震孕育特征云系维持50天左右，7级左右地震维持30-35天；印尼有7级以上地震活动时，震中及其以东广大赤道区域2000-10000公里热带云团活动少、弱、小，震中以西有云团活动，每天北京时间2时气象卫星云图反映最明显，印度洋北部-我国南海-日本至赤道长期维持无云区域（8.7级地震），发生地震2-5天，震中及其周围对流云团活动增多，其它区域云团活动逐渐增多，地震发生之后震中及其周围对流云团活动特别强，以后逐渐减弱恢复到正常状态。震级越小对赤道云团活动影响的范围越小。
3.3.9日本及其附近区域地震活动的气象卫星云图变化的主要特征
由于日本是地震活动群发和多发的区域，短期内5-7级地震一个接一个发生，给判断地震活动的特征云系带来困难，如果是单个地震活动副高北侧云带稳定在震中及其北侧上空形成纬向云带，同时我国东移云系和台风云系容易进入特征云系或者经过震中上空，震中以南洋面形成晴天或者少云区，震级越大少云区越大，震中东边和北边经常出现气旋云系和旋涡云系，发生地震1-5天日本以南洋面上空云系活动增多，我国北方有冷峰云系向日本移动，或者西北太平洋上空云系松散平静，表明地震发生或者将要发生；如果近期有2个5-7级地震活动时，既有一个地震活动的相似特征云系，又有特别特征云系，假如南北分布，南部震中处在无云区或者少云区，南部地震先发生前1-3天，震中西边有纬向的短、细、弱云带，向震中靠近，经过震中上空时，发生地震。
前面阐述的气象卫星云图中反映的地震活动的特征云系，有的区域是纬向云带、有的区域是间断的移动的纬向云带、有的较大区域3-4个4-6级地震接近同时发生前，会出现弧线形状的连续的云带、有的区域是云团或者云团活动带。地震活动在北半球能引起南方暖湿气流北上，阻止冷空气南下，地震发生后，北方强冷空气南下，出现大幅度降温，影响或者改变地震活动区域的原来有序的大气环流和天气系统的特征。因此在判断地震活动的特征云系时，不能只关注可能是
震中区域的云系变化，主要是观察、分析研究大气环流和天气系统的异常变化区域、特点、强度和时间，在通过特征云系判断出地震活动的区域、震级、发生时间。地球上不同区域有不同的地震特征云系，同一区域在不同季节又有不同的地震特征云系。虽然地震特征云系变化复杂，但是能够真实、全面、连续地反映地震活动的全过程，能够为人们提供有效地发现、监测、跟踪和预报地震的好方法。
3.3.10天气灾害
长江中下游6月25日夜入梅，6月29日出梅，梅雨4天日实际空梅。上海气象专家说：60年未见，南京大学气象专家说：今年天气没有按照常规出牌。
地震活动时空特征与气象云图异常变化时空特征
地震活动时空特征苏门答腊北部8.5级地震的孕育，自2005年2月1日至3月23日印度洋-南亚-我国南部-西太平洋区域都是无云系活动区域（高压带），云系主要在我国青藏高原-四川-华北、华中和华东活动；2005年4月8日西藏仲巴县6.5级地震的孕育，新疆南部-青藏高原-四川-华北、华中和华东维持十几天云系活动，4月8日四川广元、三元、达县等20个县出现大风、暴雨和冰雹等灾害性 天气；2005年6月2日西藏墨脱5.9级地震的孕育，缅甸、云南、孟加拉湾是低气压经常活动的区域，反常出现十几天高压区，云系主要在青藏东部、四川、贵州、湖南等上空活动，5月31日-6月2日贵州和湖南几乎全部被浓云覆盖，湖南中部24小时降雨200毫米，邵阳市潭俯乡2小时降水130毫米；由于这几次大地震活动，使云南上空自3-6月2日云系活动很少，造成云南省发生50年以来最大旱灾，在5月份出现十天40度高温天气；2-6月3日我国出现天气导致我国气象部门作出错误判断：今年我国江淮流域，主要是长江流域要发生大洪水。
可是6月1-24日将水云系主要云南、贵州、华南、福建区域上空活动，华南和福建发生百年一遇大洪水，6月17日-6月24日副高脊线稳定在北纬18度附近较常年偏南,长江流域及其以北区域出现高温干旱,江淮降水偏少3-6成.这是因为2-4月苏门答腊8.5级地震和西藏墨脱5.9级地震及中印边境6.1级地震的孕育激发副高活动很强,西伸北抬到华南,这三次地震后副高迅速退回到北纬15-18度摆动,到6月中旬副高仍无力量北抬到北纬22-25度,造成雨带长时间停留在华南上空,发生百年一遇特大洪水.2005年7月2日, 6日 和10日日本东海岸5.4级,5级5.6级地震孕育,激发副高活动迅速增强,北跳到江南上空,6月28日雨带北移到淮河流域并发生大洪水.8月5-20日云南和西藏发生4.6-5.3级三次使我国西南多次出现低涡云系东移到江淮流域上空,7月27日-8月8日日本发生4.6-5.1级地震12次,8月17日-31日日本发生4.6-7.1级地震8次,使副高脊线稳定在北纬25-30度,雨带主要淮河流域-日本一带摆动,这样的副高稳定特征,台风极易袭击我国华东地区,截止9月11日有6次台风袭击我国.10月8日巴基斯坦7.8级地震孕育,9月7日巴基斯坦北部与新疆南部交界-青藏高原-黄江之间出现云带,并逐渐增强,黄江之间出现长期阴雨天气,10月8日青海由麻菜4.5级地震和甘肃华停3.7级地震的活动,是汉水渭水流域上空出现云系,降大暴雨,发生大洪水,(2004年9月3-8日四川娥嵋,彭县,北川,汶川和雅江都发生一次2.5-3级地震使四川北部和东部上空出现云团,连降大暴雨,16县降水50-100毫米,其中巴中南江降水253毫米,发生百年一遇山洪,泥石流.这是多个地震活动的云系叠加造成强降水)。15
3.4天地时空叠加地震短期预报的方法
虽然用气象卫星云图异常特征能较准确地预测预报出强烈地震发生的地点、时间和震级，但预报地点范围较大，不能精确到县乡区域，为了做到万无一失，笔者又筛选出有预测地震价值的地震前兆，充实到气象卫星云图异常特征预报地震方法中来，研究出天地时空叠加地震短临预报方法。
地震发生地点判断方法：
（i） 根据气象卫星云图中异常云系活动区域判断震中地点；
（ii） 结合中期地震预报判断震中地点；
（iii） 临震监测队核实后判断震中地点。
地震震级判断方法：
M s=[M（W）+M（h）+M(Z)]/3
M（W）云系活动天数判断震级：
7级以上（W≥35天）
6-7级（12天≤W≤35天）
M（h）异常云系活动强度判断震级：
7级以上（h=600-2800公里）
6-7级（h=400-1800公里）
M（Z）临震监测队核实其它前兆综合指数判断震级。
地震时间判断方法：
T=W（异常云系活动的天数）/h1×h2×h3×h4 , (T单位是天)
h1（异常云系变化特征：云系维持为1，减弱为2，突变或有锋面云系出现为无穷大）
h2（电磁波：出现为1，较强为2，很强为3）
h3（太阳活动区：出现为1，到达中径线为2，经过中径线为3）
h4（临震监测队核实其它前兆综合指数：低值为1，中值为2，高值为3）
4、讨论
地震活动与地球物理场变化和太阳物理场活动有着非常密切的关系，人们如能探明地震成因和地震活动的物理过程，离人们解决日地关系问题、地球演化问题和长期天气变化问题的时间不远了。
从上述列举的太阳、大行星和地球的多种物理现象的时间和空间相关性中，可以看出：太阳活动、大行星内部物质活动，大行星外壳运动、大气运动和磁场活动的共同能源是核能。太阳和大行星是漂在银河系中复杂的核反应堆，太阳与16大行星之间的关系是：引力关系和调控演化关系，太阳调控大行星演化的物质和信息是太阳宇宙射线。这些物理现象之间可能存在一个链锁的物理过程：太阳活动区产生的宇宙射线（高能粒子流）不断地对地球内部不同区域进行自东向西扫描，使地球内部复杂的核反应堆的反应速度加快，地震火山带下面敏感区域地幔和外核的核反应速度更快，发生较强的核衰变反应和裂变反应，随后20-72小时发生地磁暴，地球内部地幔核反应区必定产生高温、高压，使物质向周围挤压移动，同时还产生高能粒子流，电磁波辐射和微波辐射，链锁导致地球自转变化，极移和在强烈核反应区上方地壳发生变形隆起、排气排热、地温升高，重力变化，地球势变化，出现电磁辐射、微波辐射、地磁变化，发生火山暴发和地震；微波辐射又链锁导致日光灯自明，电脑程序错乱，动物和人烦躁不安；地球势变化又链锁导致大气对流层原有的能量平衡和大气运动状态被打破，出现异常大气运动状态和天气气候异常。这个链锁的物理过程就是地震形成的原因和地震孕育、发生的物理机制。
地震前兆是地震预测预报的依据，几十年来科学家经过很多次地震预测研究，收集到927种地震前兆资料，也取得很多有益的经验。现在地震科学发展时期类似门捷列夫研究化学中元素周期律时期，达尔文研究生物进化论时期和开普勒研究行星运动三定律时期，这三位世界伟大科学家对当时人类长期科学实践积累的大量科学资料，进行收集、整理、思考、加工和提炼后，发现了“化学元素周期律”、“生物进化论”和“行星运动三定律”。现在地震科学中最重要的事是对大量地震前兆资料和经验资料进行整理、思考、加工和提炼，研究每一项地震前兆出现的物理过程和多种地震前兆之间的有内在联系的物理过程，再由这些物理过程推测地震成因模式，才能真实地反映地震本质和物理机制，才能寻找出能反映未来地震三要素关系的地震前兆。笔者把我国科学家观测研究收集到927种地震前兆和气象卫星云图异常的地震前兆共928种，分成两类：地震背景前兆和地震预测前兆。地震背景前兆是这些前兆出现不一定发生地震，但与未来地震活动有一定关系的前兆。地震预测前是这些前兆出现肯定发生地震，与未来地震三要素有明显关系的前兆。地震背景前兆可以作为中长期地震预测前兆，有时可配合地震预测前兆作为短临地震预测前兆。国内外很多学者研究证实，气象异常变化与地震活动有密切关系，笔者研究证实气象卫星云图异常变化能真实和稳定地反映地震孕育和发生的全过程，能准确反映未来地震三要素的关系，它是最重要的地震预测前兆。
要想作出较准确地震短临预测预报，必须有太阳物理学，地球内部物理学，17气象学和地震学等方面知识和地震前兆等信息资料，进行综合研究分析，这就需要建立太阳物理学、气象学、地球内部物理学和地震的交叉新学科——立体地震学。
5、结论
（i）太阳活动不断产生宇宙射线（高能粒子流）激发地球内部活动区（地震火山带），使地球外核不断输送核物质反应团到地幔中，这些核物质反应团在地幔中，发生衰变反应和裂变反应，太阳活动产生的宇宙射线进一步激发地幔中核反应速度加快，地幔中核反应产生高温高压，使物质发生膨胀和移动，导致地壳变形发生地震。
（ii）气象卫星云图异常变化特征能真实和稳定地反映地震孕育发生的全过程，能同时反映地震三要素，是地震短临预测预报的首选预测前兆，天地时空地震短临预测预报的方法，需要实践检验和发展。我国和世界各地区天气气候变化是不同的，同一地区不同季节天气气候变化也是不同的，导致出现在多种多样的气象云图异常变化特征，各地不同季节的气象卫星云图异常特征与地震活动的关系有待进一步深入研究。
（iii）要想大幅度提高地震短临预测预报的成功率，单靠地震学家的力量是很困难的，必须靠天文学家、地球内部物理学家、气象学家和地震学家共同研究和监测。 |
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匿名
发表于 2012-3-7 09:54
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发表于 2012-3-6 17:58
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