【石头科普】日本近期有80%的概率发生大地震？这是怎么算出来的？
上图是2011年3月11日网易新闻推文的图片，拍摄的是日本本州岛东海岸发生里氏9.0级地震后的受灾场景。本次地震引起的巨大海啸造成了日本多地毁灭性破坏，导致了近两万人失踪或死亡，同时还引发了福岛第一核电站核泄漏，可谓是危害巨大，贻害无穷。
谈及日本，地震总是一个脱不开干系的词汇。由于日本位于环太平洋地震带上，处在亚欧板块和太平洋板块的交界处，这里的板块运动活跃，是全球地震的高发区之一。它的领土由北海道、本州、四国、九州四个大岛及众多小岛组成。最大的本州岛不仅拥有东京、大阪、横滨、名古屋、京都、神户等重要城市，也拥有着著名的富士山等旅游景点。
（图源网络，日本岛屿分布）
本州岛风景秀美、人口密集，但却是日本地震的高发区，也是近期传播甚广的“日本12月会有80%的概率发生大地震”事件的主人公。
从今年的10月开始，本州岛便陆陆续续有震感强烈的地震发生。
10月7日，本州岛千叶县西北部发生6.1级地震，强烈的震感引起了人们不小的恐慌，东京都23个区和千叶县多地都出现了水管爆裂以及漏水、断水等现象。
12月3日，本州岛南岸近海地区在短短数十小时内发生了五次地震，最高震级达到里氏5.4级，由于本次震源包括富士五湖地区，不少日本网民都纷纷在社交网站上发表了担忧“富士山爆发”的动态。有关“地震”、“南海海沟”和“日本沉没”的相关话题也一度成为当日推特日本区的热门话题，引发大量的讨论。
（日本气象厅12月3日发布的本州岛地震震中位置及周围地区烈度）（红色×代表震中位置，不同的颜色对应右方图例的不同烈度等级）
在地震频繁发生的背景下，“专家声称日本12月有80%的概率会发生大地震”的言论逐渐传播开来。联想到12月初发生的连环地震事件，总会让读者产生月初的连环地震便是本月潜在的大地震前兆的错觉。未知的大地震在吸引人眼球的同时，也进一步增添了民众的恐惧心理。
实际上，这份专家预测并非空穴来风。日本本州岛的确有80%的概率会发生大地震，只是时间尺度不是今年12月内，而在未来30年内。这是日本气象厅在详细勘测了南海海沟附近的地壳活动后做出的判断。
（图一）
（图二）
（图三）
（上图为日本气象厅于2021年12月7日发布的有关南海海沟地震的信息）
从图一的概述中可以看出，尽管本州岛近期发生了高频次的地震事件，但并不意味着南海海沟大地震就会来临。科学家们并没有观察到特殊的地壳变化或异常事件，仅能从中推测南海海沟地区发生大规模地震的可能性相对增加。
在正文中还可以注意到，日本气象厅特意指出：“即使在‘正常时间’，未来30年内发生的概率也为70~80%”。这是因为南海海槽沿线是日本地震的高发区，平均间隔100年左右便会发生一次大地震。而上一次的南海大地震就发生在1946年，距今已有70余年，类比该地区历史上发生地震的时间规律，未来30年内该地区发生地震的可能性最高达到80%也就不难理解了。
考虑到南海海沟地震对本州岛居民生命安全、财产安全可能造成的巨大危害，日本气象厅每月都会对南海海沟沿线进行定期观测，并将观测结果汇总成地震信息新闻稿发布在气象厅的官方网站上。
既然知道这片地区未来某一天内会发生大地震，那么有什么方法可以准确预测的地震到来，及时疏散人群避免人员伤亡吗？
很遗憾，目前的答案是没有。
由于地球物质的运动非常复杂，尽管部分地震存在较明显的前兆现象，但大多数地震的出现难以找到统一的规律，甚至还会受偶然的触发因素的影响导致其突然发生。想要成功地预报一次地震，无疑是非常困难的。
一个成功的地震预报必须包括时间、地点和震级三个要素，按照时间尺度可划分为长期预报、中期预报、短期预报和临震预报四种，分别指的是对未来十年内、一两年内、三个月内以及十天内可能发生的地震的预报。像日本气象厅所发布的“南海海沟地区未来30年内发生里氏震级为8级至9级的地震的概率是70%-80%”就属于典型的长期预报。
尽管长期预报的时间尺度较大，但却为政府宏观调控该地区的规划布局、提前安排有效的防震措施、建设抗震系数更高的建筑物提供了宝贵的准备时间。日本作为地震高发地之一，为了有效减少地震造成的社会经济损失，在房屋建设时就专门加入了抗震设计，使得建筑物面对7级地震也不会倒塌。
（图源网络，日本房屋使用隔震层来减少地震对房屋的危害）
尽管目前不能准确预测地震的到来，但可以根据一定的地球科学方法对某一地区在一定时间内发生地震的概率做出大概的估计，本州岛地震概率的估计就由此而来。
最常见的预测地震的方法就是根据当地的历史资料，查询当地的地震记录和地质背景，将当前的地壳活动情况与史料进行类比研究，从而得到一个粗略的预测范围。
其次也可以通过统计方法和地震“空区”法从宏观上对地震可能出现的时间和地点进行预测。这两种方法考虑了地震发生的周期性和迁移性，也是在结合当地历史地震情况的基础上进行深一层次的思考和判断。
最广为人知的地震预测方法则是地震前兆方法。地震前兆有多种表现形式，如地壳的加速变形、地下波速及波速比的突变、异常的前震活动的出现以及地下水中氡元素的含量变化等现象。
由于地震史料的记载不一定完善，甚至很多地震没有记录，查询地震史料来了解当地地震活动状况也因此并非易事。尽管也提到了还有各式各样的地震前兆，但并非所有的强震都会有地震前兆，同时地震前兆的出现也不代表一定会有地震发生。种种因素的限制约束了地震预测的进一步发展，准确地预测地震至今也是一个未解的难题。
地震作为破坏力极大的自然灾害的一种，值得我们投入时间和精力去研究它的发生机制及传播过程，期待未来我们能成功攻克这一难题。
参考资料：
[1] 日本气象厅 (気象庁 Japan Meteorological Agency (jma.go.jp))
[2] 刘斌. 地震学原理与应用[M]. 合肥：中国科学技术大学出版社，2020.1
[3] 刘桂萍.我国地震预测回顾与展望[J].城市与减灾,2020(06):5-9.
文章来源“石头科普”公众号
石头科普工作室成立于2016年11月，由时任中国科学技术大学地球和空间科学学院执行院长汪毓明教授牵头成立。工作室是一个具有公益性质的团队，主要致力于地球和空间科学的科普工作，旨在为广大群众提供地球和空间科学基本知识。
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