倪四道：與地震波賽跑

　　1976年7月28日凌晨3點42分，河北唐山；2008年5月12日下午14點28分，四川汶川。

　　聯系起這兩個時空的，是人類暫時無法抗拒的災難——地震。假如能提前預警時間，將從死神口中奪回多少鮮活的生命？追問這個問題的人中，有一位中國學者，名叫倪四道。

　　2009年《中國科學》雜志第一期發表了中國科大地球和空間科學學院教授倪四道及其團隊的最新研究成果——用兩個三分量地震臺站，就足夠在10秒鐘內確定震中位置，誤差只在20公里范圍內。在2009年底的國際著名地球物理期刊Geophysical Research Letters上，他們又發表了有關利用P波前3秒快速確定震級的算法。他們的研究結果表明，在短短數秒內，可以比較準確估計震級，誤差在0.5個震級范圍內。

　　汶川大地震發生后，倪四道認為：“汶川地震發生在成都以西100多公里處，地震面波需要40秒左右才能到達成都。如果利用該地震附近50公里內的兩個地震臺的P波，可以在十幾秒內初步確定地震地點及強度，成都可以有20多秒的預警時間終止關鍵性活動。”

　　倪四道指出：“在汶川大地震發生后10多分鐘，強烈的面波才抵達北京、上海等東部城市，一些高層建筑內的正常生產、工作和學習也暫時中斷。我國如果形成地震早期預警系統，完全可以在地震面波還沒有到達東部大城市之前，向民眾及相關部門通報有感地震波將到達，避免不必要的社會恐慌。”

　　問題的關鍵，在于地震早期預警系統。

　　蘇門答臘啟示

　　倪四道的成果，克服了“地震速報系統”對觀測點密度的高要求。他們結合基于地震臺網的波前探測方法和基于單地震臺資料的P波預測方法，對地震的震中位置、發震時刻和震級這三個最重要參數進行了快速確定。

　　突破源于一次實驗，倪四道在對2004年那場引發大海嘯的蘇門答臘島大地震的研究中發現：高頻P波的傳播不會被混合，雜亂的波形將被過濾掉，觀測效果十分明顯。

　　蘇門答臘大地震后的3個晚上，倪四道通宵達旦，終于得到結論：蘇門答臘地震，持續時間為500秒，破裂1300公里——這是人類已知最大的破壞。

　　他們同時還發現，利用這種方法能夠進行地震預警，高頻P波一秒傳播10公里，海嘯一秒鐘僅能推進100米。利用這種方法計算，15分鐘內就能確定地震的震級和破壞程度，而當時的海嘯要傳到斯里蘭卡，還需要2～3小時，“利用這個時差，我們完全有可能預警”。

　　這個發現開啟了中國地震早期預警的一扇門。

　　用他們的方法，在地震發生后10秒內，即可對震中位置進行初步確定，其精度隨地震臺分布的稀疏而定；同時，發震時刻也能得到確定。對汶川大地震而言，這種定位能在地震發生后約8秒獲得，其誤差小于10公里。

　　地震的震級，則能通過分析離震中最近地震臺的前4秒波形得出；對汶川大地震來說，確定震級的時間為震后8～9秒，誤差為0.5級。

　　“5·12”那沉重的記憶

　　汶川地震發生10多分鐘后，倪四道幾乎第一個沖到樓上，重新回到實驗室，下載實時匯集到美國地震研究中心的、全球1000多個臺站記錄到的數據。晚上回到家，他在電視上看到，溫家寶總理在都江堰對災區人民的講話。

　　“溫總理6個小時到了都江堰，而我們當時僅僅知道震級是7.6級，震中信息還未確定，這是科學家的失職。”倪四道說。

　　這種自責的情緒不斷升騰，折磨得倪四道無法入睡。到了半夜12點，他幾乎是跑著回到了實驗室，他給博士生打電話，叫他們起床，趕緊打車回實驗室。他心里只有一個念頭——“我要趕快做事情，做任何能夠對災區有幫助的事！”

　　一夜無眠。8小時后，他們趕制出震后國內第一張《地面震動圖》，并及時上報。

　　這張圖清晰顯示出地震受災最重的三片地區——汶川、北川、青川——“特別是青川，那里的通信完全中斷，連海事衛星也被拿去用于救援汶川，他們是騎著自行車，冒著生命危險出來通報災情的”。而當時我們幾乎所有的抗災救援力量，都被堵在了由都江堰前往汶川的路上，倪四道在第一時間發現了我們救災方式存在問題，他即刻把圖紙傳送給了國家地震局。

　　“現在回想起來，關于這張圖，當時沒有時間考慮太多，如果我們不用這個專業的學術名稱，而是通俗一點，直接一點，叫它‘受災程度圖’，也許它會發揮更大的作用。”每每說到這件事，倪四道依舊難掩心中遺憾。

　　三次“異類”的選擇

　　1976年唐山大地震時，6歲的倪四道隨著父母，在防震棚中住了很長時間。父母口中對關于那場災難的描述，讓他清楚地記住了四個字：“天崩地裂”。

　　倪四道還清楚地記得，在當年中國科學技術大學少年班的20個同學中，自己是唯一的“異類”，選擇攻讀“地球物理”這個冷門專業。

　　1997年，倪四道拿到了加州理工學院地質與行星科學系讀博士的獎學金。里氏震級就是以這所大學Richter教授的名字命名。他以優秀的成績提前半年畢業，并第二次成為“異類”——幾乎所有同學都進了跨國石油公司，或轉行到華爾街，而他卻選擇留校，在地震學實驗室繼續科研。

　　2004年，倪四道作出了人生中第三次“異類”的選擇——回到祖國。“就算再選一次，我還是要走這條路。”倪四道說。

　　2009年底，針對國際上剛興起的新方向——地震大地測量學，他從中國科大到中科院測量與地球物理研究所工作，負責創建“大地測量與地球動力學國家重點實驗室”。作為室主任，他正帶領團隊開展地震學和大地測量學的交叉研究，以更準確、更快速確定震源位置、深度及震級，從而實現更精準的地震預警，把實驗室建設為我國地震減災科學研究的重要平臺。

　　“地球不會說謊，出錯的往往只是我們的理論。最大的天然實驗室顯然就是地球本身。”倪四道說。為了趕在地震波的前面預警，倪四道邁出的人生步履，也總是不由自主地那么匆忙、急促。