1976年7月28日凌晨3时42分，河北唐山发生7.8级地震，强震产生的能量相当于400颗广岛原子弹爆炸。23秒内，一座工业城市被夷为平地，24.2万余人罹难，16万余人重伤。

中国地震台网中心已退休研究员薛峰至今记得，家住北京海淀中关村28楼的他，睡梦中被强震晃醒，立刻摸黑下楼骑自行车赶往位于三里河的国家地震局。当时几乎所有办公室的电话都在振铃，人人都在紧张地投入地震参数测定与速报中。

然而，直至早晨7时许，唐山地震的发震时刻、震中、震级才测定完成，整个速报用了三个多小时。

这场旷世灾难如何推动我国地震学变革？五十年后的今天，中国地震科学又走到了哪里？《中国科学报》采访了多位专家，以期梳理我国地震科学半世纪求索之路，探讨当下挑战与突破方向。

地震之后。图片来自：Pixabay

溯源：从“难定震中”起步

“当时连震中都很难定出来。”活动构造学和地震地质学专家、中国地质大学（北京）教授徐锡伟告诉《中国科学报》，唐山地震前，华北首都圈台站密度极低，强震一来仪器直接超限饱和，无法给出有效数据。

中国的地震系统研究始于1966年邢台地震。1971年国家地震局依托中国科学院地球物理研究所、地质研究所等机构成立，但观测体系十分简陋。徐锡伟表示，当时观测手段主要分三块：少量固定测震台站，加上地磁、地电、水准、形变等流动观测，以及遍布中小学的“群防群测”——基本都是“土仪器”，学生用尺子量井水位升降，靠简易设备记录地倾斜、地电变化。

薛峰表示，经过10年努力，唐山地震前北京台网台站已从最初的8个发展到21个。但面对唐山大地震，以微震仪为主体的台网不堪重负——地震计被强震动打翻，传输线路被震断，后续波形全部限幅，测定参数遇到前所未有的困难。

事实上，就在唐山地震前一年，1975年海城地震成功预报，曾让国内外地震学界为之欣喜。为什么同样的手段，没能防住唐山？

徐锡伟表示，海城地震预报成功，是因为前震密集，频率和强度逐渐增加，加密台站捕捉到了大量前震数据，决策层最终拍板。但唐山完全不同——虽然观测到了地电、地磁、地倾斜等异常，甚至华北平原大面积出现地裂缝，国家地震局也曾在唐山组织地震会商会，但因并未出现类似海城的密集前震，学界观点分歧巨大，最终无法下定结论。“这说明不同断层的地震孕育、破裂过程天差地别，不能套用单一经验。”

地震及多灾种预警预防学者、中国科学院山地灾害与重大工程重点实验室副主任、成都高新减灾所所长王暾表示，当时中国地震监测和预报都处在起步阶段，全国专业监测仪不过百余台。唐山地震中的“青龙奇迹”——青龙县根据非官方信息提前做了防范，伤亡很少，只是基层自主避险个案。

“鸡飞狗跳、蛤蟆过街、水井异常之类的前兆现象，都是事后统计才发现的，事前无法明确关联。”王暾说，此后的汶川、九寨沟地震均未成功预报，直至今日地震预报仍是世界科学难题。

“当时防震体系非常薄弱，唐山是一座“不设防”的城市，震后无应急预案，通信交通瘫痪、专业救援力量缺失。”中国地震局原副局长、地震监测预报、应急救援专家修济刚表示，这些教训推动了后续变革：1979年实施《建筑抗震设计规范》，推动强制性抗震设防标准落地；1995年出台《破坏性地震应急条例》；1997年颁布《中华人民共和国防震减灾法》，应急体系逐步完善。

蝶变：从百台之数到“天罗地网”

半个世纪迭代，我国已经告别人工纸质记录时代，建成全域立体观测网络。徐锡伟表示：“如今我们拥有‘空天地一体化、多层次、多参数’的地震观测体系，全部实现数字化、无人值守自动传输。”

地面上，千余座国家级测震台站、上万台强震动设备全域覆盖，重力、地磁、地电、地下流体、地球化学观测网密布各地，高空依托卫星干涉雷达、卫星重力遥感，大面积捕捉区域性地表形变，天地数据互补互通。

通过深部探测、卫星影像识别和探槽开挖，徐锡伟表示，科学家已经发现唐山右旋走滑断裂带最初发现的约10公里地表破裂带，地下实际长度达几十公里甚至更长。古地震研究表明，该断裂带地质历史上至少发生过3至4次类似强震，平均复发间隔约3000年——意味着未来仍有可能发生强震。

基于观测，理论方面也取得了一系列突破。例如，科学家厘清了地震应力转移规律——唐山地震主震8小时后触发滦县7.1级地震，一年多后触发宁河6.9级地震，本质是主震改变区域库伦应力，相邻断层应力突破摩擦阈值发生破裂，这套理论现为震后余震风险研判核心依据。此外，提出的特大地震“级联破裂”机理，解释了汶川等特大地震的成因。

“城市里的活动断层就是定时炸弹——哪怕建筑抗震标准再高，跨活动断层修建的房屋一定会被同震错动撕碎。”徐锡伟说。基于对断层灾害机理的认知，2004年，他牵头启动全国城市活动断层探测工程和活动断层填图计划，目前已完成约130个城市探测，对144条活动断层进行了1∶5万比例尺的填图。探明断层后落地两项硬性减灾措施：一般建筑必须与断层保持至少15米避让距离；搭建断层三维数字模型，模拟强地面运动，提前圈定烈度高风险区，为应急救援提供依据。

如果说断层探测筑牢城市长远防线，地震预警则给群众争取逃生窗口。“唐山地震后，我国地震预警实现了从无到有。”王暾说，唐山地震时全国传统地震仪仅一百余台，更没有任何预警能力。2008年汶川地震时，震后13分钟才确认震中和震级。直到2013年芦山7级地震，预警系统在震后5秒发出信息。2019年宜宾长宁6.0级地震，地震预警跑赢了地震波，对宜宾市提前10秒预警，对成都市提前61秒预警。

“唐山地震时全国传统地震仪可能就一百个左右，现在全国有3万台地震仪，手机地震仪超过500万个——采用手机内置的MEMS加速度传感器组成分布式监测预警网，提供预警服务。”他说。

汶川地震后，王暾团队率先在中国突破地震预警技术。2011年4月25日发出中国首条预警信息。2014年10月建成全国性大陆地震预警网——如今延伸至我国31省市区、覆盖面积220万平方公里、覆盖我国地震区人口的90%。2024年，中国地震局主导建成的中国地震预警网通过验收，发挥越来越多减灾实效。王暾透露：“系统在15年服务中仅误报一次，网内地震无漏报，准确率全球领先。”

在此基础上，多灾种预警体系也在发展，通过数字化新型技术实现群测群防。“覆盖地震、滑坡、泥石流、山洪、内涝，整体技术走在全球最前沿。”王暾说。

“战役”未竟，预报“堡垒”待攻克

尽管监测、预警成果丰硕，但短临地震预报仍是全球难题。

人工智能被寄予厚望。2022年，中国地震学会成立了地震人工智能专业委员会，推进相关研究。

不过，此次采访中，科学家对AI目前能发挥的作用仍然持保留态度。徐锡伟表示，当前AI只能做一些辅助工作，比如识别人眼分辨不出的微震、批量求解震源机制、勾画断层结构等，但这些都是震后进行数据分析，如何做到震前短期预报尚需深入探索。

而在地质层面，长期来看预报仍存在两大堵点：一是低成本全覆盖探测技术仍不成熟，全国广袤县域仍有大量空白；二是同一条长断层，无法预判是分段破裂产生强震，抑或多段串联破裂形成大地震或特大地震，直接限制长期危险性评估。

“AI不是万能钥匙。”王暾说，它擅长总结已有经验，但由于全球成功预报案例寥寥无几，缺少训练样本，与必需的底层物理参数，目前仍然难以实现预报。

不过，他对此并不悲观。“地震是物理过程，只要把关键的物理参数监测到，就一定能推演出来。”他说，关键是要监测到地下8到20公里的应力和能量动态演化，这是破坏性浅源地震的主要孕震层。

2010年，王暾和四川省地震局陈天长研究员提出“地下云图”的技术路线——在川滇强震高发区地表下两米埋设仪器，通过地球物理数据反演深部应力、能量动态变化。“我们不纠结应力完整孕育过程，只监测应力临近破裂的临界阶段。”王暾说。2018年他们在汶川建成首个监测站，2022年在川滇建成650个监测站，正在持续优化扩建。“这是我第三大科研理想，前两项地震预警、多灾种预警已基本落地。我给自己十年，争取实现预报关键突破。”他说。

放眼全球，两位专家观点一致：中国地震科学已与世界同步，部分领域领先。不过，徐锡伟表示，行业仍要能够培育、吸引具有颠覆性原创理论与技术的创新人才，进一步推动国产监测芯片、精密仪器的发展。

站在唐山地震50周年节点，徐锡伟期待未来中国科学家能站在全球地震科学最前沿，产出颠覆性原创性地震科学理论与减灾技术，解开大陆强震孕育、发生等断层滑动动力学核心谜题。王暾则希望，地震预报这一世界级难题早日取得实质性突破。

“希望我国整体地球科学全面引领全球，成套防震减灾技术、治理体系走出国门，为全球各国灾害防控提供成熟的中国方案。”王暾说。

战役未竟。下一个五十年，中国科学家仍在路上。