扒开尼泊尔足球场上的“头功”丨图集8.1级大地震的科学谜团

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摘要

在近乎瘋狂的歡呼聲中,一位名叫Rishi Khanal的尼泊爾當地男子,被搜救隊從加德滿都郊區倒塌的建築廢墟中找到並救出,他還活著,此時距離他被困在廢墟下已經過

在近乎瘋狂的喝彩聲中,1位名叫Rishi Khanal的尼泊爾當地男子,被搜救隊從加德滿都郊區倒塌的建築廢墟中找到並救出,他還活著,此時距離他被困在廢墟下已過去瞭整整82小時。2015年4月25日產生在尼泊爾的8.1級大地震突然攻擊尼泊爾中部和東部和中國西藏的南部,造成近9000人罹難、2.2萬人受傷、近50萬棟建築物倒塌。這場大地震讓尼泊爾這個被稱為世界上幸福指數最高的神秘的宗教之國,瞬間滿目瘡痍、墮入災害。

塞斯傳球,希門尼斯禁區內射門被戈麥斯擋出。奧裡吉和米爾納替補出場。內托頭球擺渡,穆蒂尼奧禁區弧內騰空抽射偏出。狼隊最後時刻展開猛攻,塞斯外圍勁射打飛。科迪傳球,維納格雷禁區左邊的射門稍稍高出。特勞雷遠在本賽季聯賽最大牌外助史蒂芬森還沒有融入球隊,重要輪換叢明晨賽季伊始就遭受重傷的情況下,遼寧隊憑仗著趙繼偉與郭艾倫這對本土後場組合的復蘇,已走出此前連敗於山東、青島的陰影,重回聯賽前3。但這支低開高走的球隊也不過領先瞭第11位的吉林隊3個勝場。在現有賽制下,常規賽前4有著極為重要的戰略意義——前4球隊季後賽首輪輪空,第5至12位則需多賽1輪,決出剩餘4個8強名額。目前分列4至6位的北京、山東、北控戰績均為15勝8負,這1小團體與身前、身後球隊的差距均為1場。可以說,僅需1輪較量,前4的爭取就將重新洗牌。更何況,這個漫長的賽季還需經歷23輪才會收官,傷病、狀態、士氣乃至運氣,都有可能成為改變格局的變量。固然,若僅從賬面實力分析,京遼兩支本被認為有機會沖擊第1團體統治的球隊還是4強的熱門之選,但兩隊均面臨著不同程度的窘境:遼寧隊整體磨合低於預期,多名本土球員本賽季又因各種緣由狀態下滑;北京隊則近況不佳,在內線嚴重吃緊的情況下,乃至不能不提早輪休外助後衛林書豪,以兩名內線外助搭檔出賽,但這樣1來,球隊末節攻堅能力匱乏的缺點將暴露得更加完全。射也被封堵。

尤其令世界震驚的是,多達2900處文化和歷史遺址在地震中遭受破壞,包括被聯合國教科文組織列為世界遺產的加德滿都谷地(包括7處核心遺產)遭到重創,在地震後再次被列入《瀕危世界遺產名錄》。

列入世界遺產的加德滿都谷地杜巴廣場(Durbar Square)上,石砌的瓦特薩拉(Vatshala)神廟在2015年的大地震中完全倒塌(左圖為地震前,右圖為地震後)。

這場自1934年產生強大地震以後尼泊爾再次遭受的巨大地震,引發瞭全球地球科學研究人員的關註、展開瞭大量科學研究,揭開瞭1個個關於這個“兇手”的謎團。這場8.1級大地震產生5周年以後的今天,讓我們1起來看看科學傢們的“破案”進程。

1、科學傢們是怎樣“破案”的?

“(利物浦的)優勢太大瞭。是的。談利物浦太不現實瞭,我們在盯著萊斯特。我們有機會重回第2,我知道自己球隊的能力,但實際情況就是如此。”

為解開這個“破案”進程,我們首先利用自然科學引文數據庫WOS中的SCIE數據庫,檢索出瞭2015年以來與此次地震相幹的438篇學術論文,並利用文獻計量在線分析平臺(https://bibliometric.com/)進行瞭分析:

1.關於尼泊爾大地震的論文發表數量在震後2年到達高峰。2015~2019年以來的年度論文發表量分別為33、89、143、86、74篇,展現出瞭先上升、在第2年到達高峰,以後緩慢降落的趨勢。這與很多致災型大地震的情況類似,反應瞭科學成果產出的時間周期、科學關註熱度等1般規律。

2.各國學者更重視廣泛的跨國合作。這些論文的研究者觸及39個國傢,有相當比例的論文是與其他國傢的學者合作共同完成。其中,美國、尼泊爾、中國學者的合作國均超過瞭10個(圖2)。美國、尼泊爾和法國有50本賽季至今,馬內已在聯賽中打進9球並送出7個助攻,他是整支利物浦流暢運作的核心,從目前的情況來看,他與菲爾米諾和薩拉赫的3叉戟很有希望幫助利物浦奪得英超冠軍。%以上的論文是與其他國傢學者共同合作完成,顯示瞭較高的國際合作程度。

不同國傢間的合作研究關系圖

3.美國多個研究機構占據瞭國際合作的中心位置、中國地震局與主要機構均有合作。對這些論文觸及的研究機構之間的合作關系(圖3)分析表明,美國加州理工學院(Caltech)、地質調查局(USGS)、加州大學聖地亞哥分校(UCSD)、英國劍橋大學(University of 就在取得金球的前1天晚上,梅西用1記終場前的絕殺,幫助球隊在萬達大都會球場全身而退。在巴薩統治力今非昔比的現在,我們頻頻能看到個人英雄主義的完善上演。雖然早已無需任何的證明,32歲的梅西依然在用自己的天賦予努力讓有所人敬佩有加。Cambridge),占據瞭此次地震研究的國際合作的中心位置。值得指出的是,中國地震局、中國科學院、新加坡南洋理工大學,分列論文發表總量的前3位。但在論文的總被援用次數上,美國的Caltech、USGS和UCSD位列3甲,中國地震局排在第7位。

不同研究機構之間的合作研究關系圖。圓形在圖中的相對位置表示是不是占據國際合作的中心,圓的大小表示國際合作的范圍與重要程度。圖中深藍色圓形為中國地震局,紅色標出的圓形為與中國地震局有論文合作關系的研究機構。

4.科學傢們偏愛在《Tectonophysics》《JAES》和《GRL》上發表成果。在期刊發文量排序(圖4)上,主要刊登構造地質與地球動力學的《Tectonophysics》、刊登亞洲地區地球科學成果的《JAES》、快速發表地球物理學成果簡訊的《GRL》,分列發文量前3位。這多是與尼泊爾8.1級地震更多地與構造地質和地球動力學等科學問題、區域性的減災問題相幹。

依照發文總量排序的學術期刊列表

5.滑坡、主喜馬拉雅逆沖斷裂、InSAR、GPS等是熱門關鍵詞。對論文的關鍵詞分析(圖5)表明,學者們關註的熱門關鍵詞主要包括:滑坡、主喜馬拉雅逆沖斷裂、合成孔徑雷達幹涉(InSAR)、全球衛星導航系統(GPS)、災害、震源觀測、地震活動性等。這些熱門關鍵詞也很好地反應瞭此次大地震的重要科學問題、可利用的主要觀測手段。

圖5 論文的熱門關鍵詞分析

2、揭開瞭哪些科學謎團?

尼泊爾8.1級大地震後,關於此次地震的孕育產生和成災演變進程尚存在諸多科學問題亟待解答。回顧地震產生5年來的科學研究進展,可扼要總結以下:

“Basketball without borders (籃球無國界) ”麥蒂在微博上說道,同時他還上傳瞭1張當年在CBA打球的照片,照片中,麥蒂在佛山隊(如今的廣州隊)兩名內線球員的包夾下上籃。

1.1次罕見的極低角度逆沖型大地震。印度次大陸向北推擠、與歐亞板塊碰撞並俯沖到喜馬拉雅山底部,構成1個平緩的接觸面。這個接觸面未出露地表的部份被稱為主喜馬拉雅逆沖斷裂(MHT),尼泊爾8.1級大地震就產生在地下約18km深度的MHT上。MHT的特殊的地方在於,‧兩隊近2次交手,真特全勝。傾角僅為約7度,這幾近相當於斷層與地表平行。

尼泊爾大地震發震構造的剖面示意圖。圖中橙色曲線表示主喜馬拉雅逆沖斷裂,主震在有紅色圓圈表示的餘震產生的段落破裂(引自Bai et al., 2016, Geophys. Res. Lett.)。

2.地震破裂面極其復雜、控制瞭地震破裂的范圍。尼泊爾8.1級大地震在向北平緩(傾角5度)俯沖的接觸面上,自西向東逐步破裂。向東接近加德滿都盆地附近時,破裂面變陡(也是5度左右)加深。接下來到達盆地西側時,破裂面向北的傾角增大為10度左右。最後在東側時又變得平緩。這類俯沖斷層面的不規則,可能與印度板塊俯沖進程中的局部撕裂有關,也同時構成瞭破裂傳播的不規則減速、限制住瞭這次地震向東破裂的范圍。

尼泊爾主震和Mw7.3級餘震的破裂前鋒隨時間變化示意圖。復雜的斷層面幾何形狀和耦合異質性影響瞭破裂傳播的速度和方向(引自Zhang et al., 2016, Geophys. Res. Lett.)。

3.引發社會不安的後續地震危險性有瞭初步的科學解答。尼泊爾大地震後,印度社會廣泛流傳著震區還會產生7級以上大地震、向南破裂到地表並對印度造成巨大破壞的傳言。

歷史上,在喜馬拉雅碰撞帶上產生的大地震可分成兩類(見圖8):1類是隻在地下深部破裂卻沒有撕裂地表的“盲地震”,例如2015年尼泊爾大地震;另外一類是破裂撕裂到地表的震級更大的地震。研究表明,由於存在較高的磨擦力和復雜的俯沖斷層幾何形狀,“盲地震”沒法將深部的應力足夠地向上傳遞、撕裂地表。另外,震後6個月內,破裂區已無明顯的地震滑動,那種擔心像推倒多米諾骨牌似的連續產生強餘震和大地震的可能性幾近不存在瞭。固然這仍需要時間來檢驗。

沿喜馬拉雅碰撞帶產生的歷史大地震。黃色和藍色區域表示歷史上破裂的大地震,其中黃色區域表示俯沖接觸面已完全破裂的大地震,藍色區域表示隻破裂1部份(引自Zilio et al., 2019, Nature Communications)。

4.在工程震害上獲得諸多新認識。此次地震給尼泊爾的水電設施造成嚴重破壞,損毀約20%的水電容量,主要是地震使峻峭的河谷側壁引發滑坡所造成。專傢評估表明,包括尼泊爾在內的喜馬拉雅地區超過10%的河流實際上其實不合適建設水電基礎設施。

此次地震的砂土液化釀成的工程震害遠低於預期,主要是由於工業和生活用水量較大,造成地下水位降落較多等緣由。在生命線工程震害上,雖然水利和輸電線路遭到嚴重破壞,但由於尼泊爾長時間以來供水和供電能力不足,很多居民和企業自建瞭水井、儲水箱、柴油發機電等,由此具有瞭1種特殊的災害彈性。

對加德滿都谷地的文化遺產建築震害研究表明,69.2%的磚木結構和81.2%的磚石結構遭到嚴重破壞和垮塌。除場地條件、文化遺產建築的特殊構造等緣由外,嚴重缺少專業的抗震加固措施、維修措施不夠有效是損毀的主因。

5.空間對地觀測在這次地震研究中發揮瞭重要作用。由於InSAR等衛星遙感數據可進行空間大尺度和高精度觀測,所以在本次尼泊爾大地震中,對相幹的塊體變形、斷層構造活動、災情辨認等方面發揮瞭重CBA常規賽第22輪戰罷。每輪比賽,都是幾傢歡樂幾傢愁。說來講去,實在是自傢的外助讓主教練太過鬧心。有那末幾名外助,他們的水平明顯已達不到CBA的標準瞭。本輪最水外助都是誰?且看下文逐一道來。要作用。這得益於近20年來空間對地觀測技術的快速發展、觀測數據的海量積累和技術標準化程度提高。

3、結語

遭到孕震環境和構造條件等多種因素影響,大地震的孕育產生與成災演變進程幾近都有各遇弱不強,遇強不弱,這是曼聯本賽季最大的特點。為何會出現這類局面?說到底,曼聯的硬實力還是不夠。雷德克納普說:“這是我見過最平庸的1支曼聯。”這話其實不是完全沒有道理,林加德、佩雷拉這類級別的球員,老實說配得上在曼聯踢1個首發嗎?林加德上1次參與曼聯聯賽進球還是1年前,曼聯明顯沒法期望他。自的特殊的地方、待解的科學謎團。尼泊爾8.1級大地震產生後,科學傢群體的“破案”進程和獲得的科學認識,可能也僅是“管中窺豹”。通過周密深入的科學研究來破解這些困難,將是人類不斷挑戰和克服自然災害的有效途徑。

來源:中國地震局地球物理研究所

作者:蔣長勝