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从天气预报到地震预报Comments>>

发表于 2008-05-27 23:44 | Tags 标签:, ,

前面有大牛用数学的方法证明了地震预报的不靠谱性,顺手也证明了天气预报的局限。虽然生活中大家一如既往地骂天气预报的不准确性,但是不可否认的是,天气预报已经成为我们生活中不可分割的一部分,因为它能做到部分或者大部分靠谱,从而对我们的生活具有重要的指导意义。

其实大部分人之所以觉得地震是可预报的,很大程度上是源自生活中对天气预报的信任。也就是说,天气可以预报,为什么地震不能预报?因此我们先得了解天气预报是怎么一回事情。

根据我个人的理解,但凡预报这类东西,其核心内容就是寻求规律。简单的说就是一个函数F(a,b,c…x,y,z),把现在的变量a,b,c…x,y,z带入函数F,获得下一阶段的结果,就是预报的内容。

目前制作天气预报主要采用天气学预报方法、统计学预报方法和动力学预报方法三种基本预报方法,当然也包括这三种基本方法两两结合或者三三结合的综合方法,但是基本原理一样。

天气学预报方法(或称天气图方法):是以天气图为主要工具,配合卫星云图、雷达图等,用天气学的原理来分析和研究天气的变化规律,从而制作天气预报的方法。这种方法主要用于制作短期预报。

数值预报方法(又称动力学预报方法):是利用大型、快速的电子计算机求解描述大气运动的动力学方程组来制作天气预报的方法。这种方法可用于制作短期预报,也可做中、长期预报。近几年还开始用来做气候预报。

统计预报方法:是采用大量的、长期的气象观测资料,根据概率统计学的原理,寻找出天气变化的统计规律,建立天气变化的统计学模型来制作天气预报的方法。这种方法主要用于制作中、长期预报和气象要素预报。

这三种制作天气预报的方法的主导思想不一样。天气现象(或天气过程)的发生,包含着必然性和偶然性,统计预报方法是从天气现象(或天气过程)具有偶然性这 一点出发,认为天气变化是一种随机过程,在相同条件下不一定出现同样的天气变化,只能求出某种天气出现的可能性或概率。天气学方法和数值预报方法则从天气 现象(或天气过程)具有必然性这一点出发,认为天气变化不是随机的,它满足一定的规律(如动量守衡、能量守衡、质量守衡等等),在相同的条件下应该发生相 同的变化,根据大气某一时刻的状态,可以推算出其下一时刻的确定的状态。

目前制作天气预报常常是将这三种方法配合起来使用,将天气图、卫星和雷达图像、动力分析和统计分析、数值预报产品等进行综合分析,最后做出天气预报。

我用自己的理解总结一下,天气学预报方法主要是利用某地区某一时刻的变量(天气图,卫星云图、雷达图等)代入函数F(天气学原理),求出下一时刻的结果,所以做的是短期预报。统计预报方法主要利用长期的变量(气象观测资料等)代入函数F(统计学模型),求出下一个长期阶段的结果,所以只能做中长期预报。而数值数值预报方法利用各种数据(长短期的各种变量)代入函数F(大气动力学模型和方程),求出下一刻或者下一阶段的结果,所以短期中长期的都能预报。

关于天气这个玩意,我们从最早的看云识天气开始,已经研究了几千年,获得了天气学原理、统计学模型、大气动力学模型和方程这些F1,F2,F3,并且逐渐地把这些个函数不断完善。而且不断加入各种影响因素(即变量a,b,c…x,y,z),力图使结果接近真实。就是这样F1,F2,F3分别得出的结果还不够精确,所以还得把F1,F2,F3结合起来应用。

下面开始说说地震预报,如果把地震预报看的跟天气预报原理类似。我们就必须找到地球(地壳、板块、断层等)运动的规律 F,还得找得到影响F变化的各种变量a,b,c…x,y,z。可是遗憾的是,我们对地球内部的了解远远不如对天空的了解。我们可以用卫星、热气球、飞机以及各种仪器监测大气的各种指标,获得数十种的变量,而对于地球内部,我们无从得知。到目前为止,为了研究地球内部,我们向地下打钻也仅仅只能到10来公里的地方,而地震一般的深度都有10几公里,所以现在相对有用的监测手段只能通过地震波监测和火山物质分析这些途径来了解地球内部。

(这里说一个小的事实,有鉴于我们对地球内部了解手段的匮乏,每一次大的地震都是地球物理学家的一次难得研究机会。美国加州特殊的地质构造使其成为地震多发带,所以大量的仪器被安装在周围,地球物理学家们都兴致勃勃地等待下一次大的地震的来临。所以这就是个很无奈的现实,一方面面对这么大的破坏和人员伤亡,另一方面这又是唯一的研究途径。)

这样的结果就导致了我们对地震的函数F,以及变量a,b,c…x,y,z知之甚少。一般人都很容易理解,对于一个复杂的函数F来说,缺少很多的变量必然导致结果相差甚远,而事实上我们的这个F也是不完善的。

然后我们分别对应天气预报的几种方法来看看地震预报。天气学预报方法主要是利用某地区某一时刻的变量(天气图,卫星云图、雷达图等)代入函数F(天气学原理)做出短期预报,我们能够掌握地下的最靠谱的就是地震层析成像图,而且这还不能做到所有的地方全部覆盖,所以在这样的资料背景下想获得相对准确的短期预测是不太可能的。数值预报方法(又称动力学预报方法)更是难以实现,因为我们没有那么多的数据,也没有很好掌握地球的动力学。统计预报方法相对做的好一些,通过对过去地震的发生次数,以及区域的地质构造的结合,可以做出地震多发带的分析,但是具体到哪天会地震,我们还是无从得知。

所以,我们所相信的天气预报是基于对天气的了解,通过科学的分析手段得出的相对准确的结果,而不是看到蛤蟆过街猪不出圈得到的;所以我们要想获得令人信服的地震预报,必须得先了解我们脚下的这个地球,然后做出科学的预测。

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25 Responses to “从天气预报到地震预报”

  1. 白月光说道:

    你好,蛤蟆过街固然不能作为地震预报的条件,但是动物对环境的敏感性可以提示我们注意环境的变化这一点相信没有人会反对,而且地震到来时,不是只有蛤蟆过街一种现象,根据以往地震记载,有很多现象都会在地震前出现,比如天边的地震光,天上的地震云,水温上升,水变混浊,动物会出现烦躁等异常表现等等,虽然有些还没有经过严格的科学探究,找到合理的解释,或不那么准确,但是前人生活经验的积累对后人绝对不是没有用的。
    另外,科学的地震预测并不一定要建立在足够准确,知其所以然的基础上才能作出,根据史料记载,大地震之前,不同地区的地壳高度会有明显不同的变化,长期记录这些数据,就会得出关于地震的预测信息,就是说通过收集地表高度,倾斜度等变化数据,同样可以进行地震预测,而不一定非要弄清楚地壳内部是如何运动,有哪些物质,如何反应。
    我不是专业人士,也不是专门研究科学的,但是我觉得通过少量的数据进行宏观的把握也一样能达到效果,因为很多时候我们没有那么多数据,比如说地震。

    • topaz说道:

      你说的很对,但是地震预报不同于别的预报,它的社会影响力很大。你说的这些措施的准确率能达到多少?也许10%,甚至还要低。

      面对这种准确率低下的预测,盲目地叫十万百万的人群睡大马路,工厂停产,是无法接受的。要知道,天气预报这种相对准确地预测,当该下的雨不下,不该来的风来了,影响也是惊人的。

      所以我们的确可以用你说的这些方法做预报,但是还得考虑社会影响力。

    • 一只老猫四条腿说道:

      首先,还没有任何证据表明,动物的异常与地震存在必然的、原因明确的联系;(地震云也一样,至于水浑浊之类,那个好象主要是震后的变化吧。。。)

      其次,退一万步讲,动物异常与地震有关。。。但是你如何从动物异常中获知地震预报的三个基本要素时间、震中、震级呢?
      如果不知道这三点,如何作临震准备呢?
      因为武汉动物园及深圳动物园动物异常,因此疏散成都人?
      因为福建蛤蟆上街,因此疏散北京人?
      貌似很无厘头啊:[

    • 水下八关说道:

      "但是我觉得通过少量的数据进行宏观的把握也一样能达到效果"——"我想通过每天吃10g米饭的方法,达到长成胖子的目的"
      概率这个问题在几篇文章里都讨论过了,讨论烂了。
      地震是小概率事件,地震前蛤蟆会过街、出现地震云、水温上升、水变浑浊、动物烦躁,不代表出现上述情况就会地震,而且事实上出现上述情况后地震的概率依然很低很低。
      打个比方:死于前列腺癌的都是男人,但是你不能根据一个人是男人而判断他会死于前列腺癌。

  2. Ghost说道:

    哈哈哈,
    昨天刚写了篇博客,
    我也觉得地震要想准确预报必须有更先进的力学理论更完善的监测系统和更准确迅速的数值模拟手段,
    现阶段把太多的精力投入地震预报没有任何意义,
    把房子建好,
    做好地震演习,
    制定良好的防灾救灾预案,
    比什么都强。

    蛤蟆天鹅们我是看不出来可操作性。

  3. mas说道:

    基于时间序列的检测,前提是地震序列是高度自相关的。如果地震根本就类似白噪声/Random Walk,那测量再精确也没用。

    而基于动力学模型的预测,需要每隔一公里开一个洞,每个洞深10公里(我倒不相信岩石的运动会很复杂,毕竟地壳里是没有强对流的),全国需要开1000万个洞,每个洞100万的话,就是10万亿。。。从经济上讲,还是救灾算了。

  4. [...] 【地震预报】从天气预报到地震预报 (吾无五物;地球化学专业博士生) 【专业视角】汶川震后100秒 (小屁牛,赤脚板;地球物理专业研究生) 【重要连载】《自然灾害》之地震灾害-4减轻地震灾害 (空错上传,网络首发) 【重要连载】《自然灾害》之地震灾害-3地震灾害 (空错上传,网络首发) 【重要连载】《自然灾害》之地震灾害-2地震的特点 (上传 by 空错,网络首发) 【地震预测】检测结果是阳性,你病了吗 (云无心;在美食品工程博士) 【地震逃生】我们需要基于证据的地震逃生建议 (红猪译) 【重要连载】《自然灾害》之地震灾害-1地震 (上传 by 空错,网络首发) 【事关余震】你能多信赖余震预测? (桔子帮小帮主;在美生物学博士生) 【地震预报】候风地动仪真能记录地震吗? (金仕并,植物所博士生,科普作家) 【地震与疫情】地震后应该重点防疫那些疾病? (青方,在美医学博士) 【地震与通讯】通讯的力量——汶川地震之后 (babymouse,计算机硕士生) 【地震预报】地震之前十秒 (By DNA,网友来稿) 【地震与疫情】震灾之后防大疫 (BoBo,医学院博士生) 【地震基础知识】什么是地震强度 (猛犸;科普作者) 【专业解析】转贴:地震局都做了什么 (空错;博士生,人工地震学研究) 【生命探测器介绍】搜救利器:捕捉每一点希望 (安婆婆,在美脑科学博士生) 【记者手记】一个非专业科技记者的地震外围采访手记 (鱼儿,科技记者) 【专业解析】四川7.8级大地震简介 (空错;博士生,人工地震学研究) 【地震后的心理干预】走出灾难后的梦魇 (悠扬;心理系学生) 【地震基础知识】地壳,你晃什么晃 (桔子帮小帮主;在美生物学博士生) 【动物与地震预报】动物预报地震,靠谱吗? (瘦驼;大学生物教师) [...]

  5. denovo说道:

    我觉得要是把地震预报加入天气预报,每天播送,比如说“今天夜间多云,最低气温14度,降水概率20%,地内电流所示地震概率0.05%,动物行为所示地震概率0.03%,历史资料计算地震概率0.01%……“ 可能就不会有人骂地震局了。

    • 一只老猫四条腿说道:

      强烈建议加上“统计平均数据出门遭遇车祸概率0.1‰”

      不过好汗啊,加这种东西会被人骂死吧?

    • DNA说道:

      日本的地震预报和预警就是由气象局管的,有可能就是这样的加入天气预报呢。

  6. janvier说道:

    地震前兆并不仅仅是“(地壳、板块、断层等)”。

  7. MSN郭说道:

    用数学公式推导出地震预报是不可能准,这是胡说八道!
    天气预报和地震预报都可以做到大范围内的预报准确。
    看看凤凰台的节目吧,看看地震泰斗们是怎么说的吧。
    鄙视你们这种人!

    • 坚果说道:

      实在是无语……
      一边骂泰斗,一边赞泰斗

      我要是泰斗,先得列个单子看看自己究竟是被信任还是被辱骂

  8. 白月光说道:

    http://www.wyzxsx.com/Article/Class14/200805/39772.html
    看看这个吧,历史证明,建国以来,我国的地震预测能力是在下降的,导致现在这么多人坚信地震预报是不可实现的。这主要是和社会认同有关,当年国人学马列,学矛盾论,学实践论,这是一种宏观理论,可以指导各个学科专业,也创造了那么多的奇迹,而现在我们完全供奉西方的微观理论,需要庞大的数据才能下研究,才能下结论。所以不是随着时间流逝就一定是进步的。要有效果才行。

    • 水下八关说道:

      坚信地震预报不可实现的人是少数吧。
      我觉得严谨的说:地震的短临预报,难度很大,在可预计的将来难以达到令人满意的准确度。
      即便承认你所说“建国以来,我国地震预测能力是下降的。”(这句话问题就很大)我觉得也跟马列主义关系不大,国人其实从来也没有普及过矛盾论、实践论,否则怎么会发生wen ge这种噩梦呢?科学不分东方西方,只有正确与错误。马列主义的根在哪里?不是西方吗?恩格斯倍为推崇的进化论,还不是达尔文从大量微观方面得出来的吗?

  9. 白月光说道:

    据北川一个老师讲,大地震之前,他们那里一直有小的地震,也就是晃一晃,有个小孩每次都在此时跑出教室,还被同学嘲笑,被老师训话,结果真的来了,就他拉着两个同学逃出来了,如果这种现象都无法作为地震的预报,不能得到地震局的重视和关注,那么要是地震局设在北川,他们也就死有余辜

  10. 路西法说道:

    为什么很多国家都研究地震云,我国的专家非得给地震云扣上“没有确切的关系”呢?以小见大,在过度数理化和精细化的科学发展理论的指导下,的确容易出现一叶障目不见泰山。
    无疑,动物、水、云等的变化,独立地去看,和地震的确不存在必然联系,但是如果历史经验告诉我们很多次,这些异样同时出现,那么地震就很可能要来临了的时候,难道我们还要等推导出精确的公式再做出决定?即使在科学的范畴,同样会存在模糊控制等非精确科学方法去解决各类问题。人类的科学只是达到1和0这种2进制的级别,但是自然界很多科学问题本身就是10进制以上的,存在模糊性的问题。如果认为某年是地震的危险期,那么,在这个年度开始,对地震可能发生的地区进行详细的监控,根据历史经验去观察动植物的异样、水、地面应变甚至地震云等的变化,是可以预判出大致的时间的,至少能精确到1个月内,最后的阶段,只要让可能发生地震的地区的人们保持警觉,有专人负责在各处观察临震现象,特别是地震光、地磁剧烈变化等,形成应急机制,及时疏散,那么对防震抗震还是能够起到很大的作用的。如果片面地认为只有推导精确的地震预测规律才能够预测地震,无疑是敌人来了,我因为手上没有枪,所以就投降的做法,,而且还为自己找大堆理由的做法。

    • yunwuxin说道:

      "人类的科学只是达到1和0这种2进制的级别,但是自然界很多科学问题本身就是10进制以上的"-----计数方法使用什么进制还可用来表示问题的复杂性?看来是我孤陋寡闻了。

  11. [...] 看到吾无五物写的“从天气预报到地震预报”的文章,想起周秀骥院士5月20日在中科院地学部举行的汶川地震院士座谈会上关于天气预报的精彩分析,这段时间又恰好聆听了陈颙院士对地震预报的见解,觉得比较这两种预报非常有意义,为了更好地理解地震预报所处的阶段,我们不妨回顾一下气象预报走过的路程。(根据陈颙院士的分析整理和扩展而成) [...]

  12. rabbit说道:

    动物能预报地震, 人也能报,我最近就一直观注人对地震的预报。

  13. 霁雪说道:

    了解了天上地震云的形成机理,就会发现,原来天上的云的70%和地震有关,也就是都是地震云!
    于是就可以对天上的云像进行地震云信息的监视。假如每50公里设一个地震云信息检测点(也就是一只4M以上的相机)每20分钟拍一张全景照。传到监控中心分析。至少可以提前两到三天预测到大地震的来临。(卫星的云图和地面的云像不同!分辨率也不够)投资不是很多。比打一万米深的地洞便宜多了。而且有利于地震云资料的长期积累。