科学家能预测特定的地震吗？简而言之，不能。科学尚未找到做出可操作的地震预测的方法。有用的预测需要明确时间、地点和震级——所有这些都需要相当具体，并提前足够的时间才值得。
例如，如果我预测加利福尼亚州将在2023年发生地震，这肯定会成真，但它没有用，因为加利福尼亚州每天都发生许多小地震。或者想象一下，我预测西北太平洋地区将发生8级或更大的地震。这几乎肯定是真实的，但没有明确时间，所以这不是有用的新信息。
地震发生是因为构造板块缓慢而稳定的运动导致应力在地球地壳的断层处积聚。断层实际上不是线，而是向下延伸数英里到地下的平面。来自所有上覆岩石重量的巨大压力产生的摩擦力将这些裂缝固定在一起。
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地震始于断层上的某个小点，那里的应力克服了摩擦力。两侧相互滑动，破裂以每秒一到两英里的速度向外蔓延。断层面两侧相互研磨，向各个方向发出岩石运动波。就像向池塘中扔一块石头后产生的涟漪一样，正是这些波使地面震动并造成破坏。
大多数地震在没有预警的情况下发生，因为断层卡住了——尽管周围移动的板块施加了压力，但它们仍被锁定并保持静止，因此在破裂开始之前是静默的。地震学家尚未发现任何可靠的信号来测量初始破裂之前的情况。
一个地区发生地震的可能性如何？
另一方面，今天的地震科学在所谓的预测（forecast）方面取得了长足的进步，而不是预报（prediction）。
地震学家可以使用毫米级精度的GPS技术和其他方法测量板块的运动，并探测应力积聚的地点。科学家们了解过去地震的记录历史，甚至可以使用古地震学方法推断更久远的时间：地质学上保存的过去地震的证据。
将所有这些信息放在一起，使我们能够识别出断层破裂条件成熟的区域。这些预测表示为未来几十年内某个区域发生给定大小或更大地震的可能性。例如，美国地质调查局估计，未来30年旧金山湾区发生6.7级或更大地震的几率为72%。
是否有任何地震即将来临的迹象？
大约只有 1/20 的破坏性地震有前震——在同一地点发生在更大地震之前的小地震。但根据定义，它们在更大的地震发生之前不算作前震。无法识别孤立的地震是否为前震是仍然无法进行有效预测的一个重要原因。
然而，在过去十年左右，发生了一些8级或更大的特大地震，包括2011年日本9.0级东北地震和海啸以及2014年智利8.1级地震。有趣的是，更大比例的特大地震似乎表现出一些前兆事件，形式为地震仪检测到的一系列前震或GPS 站检测到的附近地壳加速运动，地震科学家称之为“慢滑动事件”。
这些观察结果表明，也许至少对于某些特大地震来说，确实存在前兆信号。可能是随之而来的地震的巨大规模使得主震事件之前断层区域中原本难以察觉的变化变得更容易被探测到。我们不知道，因为8级以上的大地震太少了。科学家没有足够的例子来使用统计方法检验假设。
事实上，虽然地震科学家都同意我们今天无法预测地震，但现在基本上有两个阵营：一种观点认为，地震是微小效应的复杂级联的结果——一种敏感的连锁反应，始于断层深处谚语中的蝴蝶翅膀的拍动——因此它们本质上是不可预测的，并且将永远如此。另一方面，一些地球物理学家认为，如果我们能够找到正确的信号来测量并获得足够的经验，我们可能有一天会解开预测的关键。
早期预警系统是如何工作的？
今天真正的突破是，科学家们开发了地震早期预警系统，例如美国地质调查局的 ShakeAlert，现在在加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州运行。这些系统可以向居民的移动设备以及包括公用事业、医院、火车等关键机械的操作员发出警报，在震动开始前提供几秒到一分钟以上的预警时间。
这听起来像是地震预测，但事实并非如此。地震早期预警依赖于地震仪网络，这些地震仪探测断层上地震的最初开始，并在破坏性波浪传播很远之前自动计算其位置和震级。传感、计算和数据传输都以接近光速的速度发生，而地震波的移动速度较慢。这种时间差是早期预警成为可能的原因。
例如，如果地震开始于华盛顿州海岸附近的海洋下方，沿海站可以检测到它，而像波特兰和西雅图这样的城市可能会获得数十秒的预警时间。人们很可能有足够的时间采取诸如“趴下、掩护、抓牢”之类的生命安全行动——只要他们离断层本身足够远。
预测会带来哪些复杂情况？
虽然地震预测经常被认为是地震学的“圣杯”，但如果真的发展起来，实际上会带来一些真正的困境。
首先，地震非常罕见，任何早期方法的准确性都必然是不确定的。面对这种不确定性，谁将决定采取重大行动，例如疏散整个城市或地区？如果地震没有发生，人们应该离开多久？在出现多少次“狼来了”的情况后，公众会停止听从命令？官员如何在大规模疏散的混乱带来的已知风险与震动本身的风险之间取得平衡？预测技术将完全形成且可靠的想法是一种幻想。
地震学领域经常说地震不会杀死人，建筑物才会。今天的科学家们已经足够擅长预测地震灾害，因此最佳行动方案是加倍努力建造或改造建筑物、桥梁和其他基础设施，使其在已知未来大地震风险的任何地区发生地面震动时都安全且具有韧性。至少在可预见的未来，这些预防措施在挽救生命和财产方面的回报将远远超过对地震预测手段的期望。
以下文章经The Conversation在线出版物许可转载，该出版物报道最新研究。