加州发生地震在地质上不可避免。该州横跨北美板块和太平洋板块,圣安德烈亚斯断层及其他活动断层系统纵横交错。2018年1月23日,阿拉斯加科迪亚克岛近海发生了7.9级地震,这只是太平洋沿岸地震活动频繁的最新提醒。
2017年伊朗与伊拉克边境附近以及墨西哥中部发生的惨烈地震,震级分别为7.3级和7.1级,完全属于未来几十年加州人口稠密地区发生概率很高的地震范围。
加州的地震形势实际上比非地震学家(包括我)可能意识到的更加严峻。尽管许多加州人能讲述自己经历过地震,但大多数人从未亲身经历过强震。就震级达到7级或以上的大地震而言,加州实际上正处于地震空窗期。圣安德烈亚斯断层系统中多个断层段目前积累的应力已足以引发强烈且具有破坏性的地震。
好消息是,防震准备已融入加州文化,地震科学也在不断进步,包括大幅改进对强震影响的模拟,并为太平洋沿岸开发预警系统。
上一次大地震
加州在地震学史上占据重要位置。1906年4月18日发生的旧金山地震(震级7.8级)对提高地震灾害意识和发展地震科学都至关重要,其中包括一项基本认识:地震源于断层突然破裂并发生滑动。这次地震中,圣安德烈亚斯断层的滑动幅度最大达20英尺(6米)。
沿近310英里(500公里)长的断层破裂带,许多地方都遭受了严重的地面震动破坏,但旧金山大部分地区实际上是被随后的火灾摧毁的,原因是起火点众多且应急服务系统陷入瘫痪。这种情景至今仍令地震应对规划人员忧心忡忡。试想,如果洛杉矶在火灾季节遭遇大地震,可能会发生什么。
地震科学
如今,无论地球何处发生大地震,全球现代地震观测网络和快速响应规程都能让科学家、应急响应人员和公众迅速评估情况,通常只需几十分钟或更短时间,包括确定震中位置、震级、地面运动,以及估算伤亡和财产损失。通过研究已绘制断层上的应力累积、过往地震历史以及其他数据和模型,我们还可以预测加州及其他地区在较长时间尺度内发生地震的概率和震级。
然而,地球内部应力与断层之间的相互作用极其复杂、难以预测。尽管基础研究持续进步,数据、实验室研究和理论研究也不断完善,但目前尚未发现可靠且普遍适用的前兆现象,能够表明单次大地震发生的时间、地点和规模可以被预测。
因此,大地震通常会毫无即时预警地发生;要降低风险,就必须持续做好准备并投入资源。这可能带来严峻挑战,因为城市和国家可能几十年甚至更长时间没有经历大地震,却依然繁荣发展。
加州的地震空窗期
1906年旧金山地震是圣安德烈亚斯断层系统上最近一次震级超过7级的地震。板块构造持续不断的运动意味着,断层系统的各个分支每年都会累积应力,其对应的地震滑动量为几毫米至几厘米。最终,这些应力会通过地震突然释放。
但圣安德烈亚斯断层中南段自1857年以来没有发生滑动,最南端断层段自1680年以来可能也没有破裂过。东湾地区高度城市化的海沃德断层自1868年以来未曾引发大地震。
反映这一地震活动缺口,《加州统一地震断层破裂预测》估计,到2045年,金州地区发生7.0级或以上地震的概率为93%,其中圣安德烈亚斯断层系统沿线的概率最高。
加州还能做得更多吗?
自1906年地震以来,加州人口增长了20多倍,目前接近4000万。许多居民以及州内所有应急管理人员都广泛参与防震准备和规划。这些准备工作处于世界领先水平。
面向公众的准备工作包括参加“加州大地震演习”等演练;该演习自2008年以来每年举行。公众还会通过准备家庭和汽车应急包以及制定家庭灾害计划,为地震和其他自然灾害做好准备。
自1933年长滩地震(6.4级)以来,加州没有任何一次地震造成超过100人死亡。1971年圣费尔南多地震(6.7级)、1989年洛马普列塔地震(6.9级)、1994年北岭地震(6.7级)以及2014年南纳帕地震(6.0级)均造成超过10亿美元的财产损失,但令人意外的是,每次地震的死亡人数都只有几十人或更少。在这些中等规模地震中,加州有力且主动地实施基于地震学的建筑规范,并采取其他准备措施和应急规划,挽救了数十人的生命。其中任何一次地震若发生在准备不足的国家,都可能酿成灾难。
尽管如此,当不可避免且迟迟未至的圣安德烈亚斯断层系统“大地震”发生时,加州的基础设施、应对规划和整体准备水平无疑都将面临考验。最终的损失和伤亡规模难以预测,取决于滑坡、火灾等相关灾害的严重程度。
目前已有若干国家和地区建成或正在开发地震预警系统。这类系统会探测震源附近较早到达的地面运动,并在强烈震动传至较远地区之前向当地民众发出警报,从而使人们能够迅速采取行动,减少基础设施损坏。在最有利的情况下,这类系统可提供长达几十秒的预警时间,但对于加州许多地震,预警时间可能更短。
日本、台湾、墨西哥和罗马尼亚目前已启用地震预警系统。加州和太平洋西北地区的系统正在开发中,早期版本已投入运行。地震预警绝非挽救生命和财产的万灵药,但它代表着提升美国西海岸地震安全和防震意识的重要一步。
管理地震风险需要建立具有韧性的体系,提升社会意识、教育和沟通水平,并结合有效的短期和长期应对措施,在安全性尽可能高的建成环境中落实。加州在中断一个多世纪后为大地震做准备,时间正在一分一秒地流逝。
