Dự báo động đất là lĩnh vực thuộc khoa học địa chấn học nghiên cứu và xác định thời điểm phát sinh, vị trí và độ lớn của những trận động đất sẽ xảy ra trong một thời hạn cho trước trong tương lai. Nói cách khác, dự báo động đất là nghiên cứu để xác định các tham số của trận động đất mạnh kế tiếp sẽ xảy ra trong một khu vực. Dự báo động đất bao gồm:

1. dự báo dài hạn, khi thời hạn dự báo có thể kéo dài vài thập kỷ đến vài thế kỷ
2. dự báo trung hạn, khi thời hạn dự báo có thể kéo dài từ một năm đến 10 năm
3. dự báo ngắn hạn, khi thời hạn dự báo có thể kéo dài từ vài ngày đến dưới 1 năm.

Có hai cách tiếp cận trong Dự báo động đất đang được áp dụng trên thế giới. Cách tiếp cận thứ nhất dựa trên việc nghiên cứu các dấu hiệu báo trước sự xuất hiện động đất, còn cách tiếp cận thứ hai dựa trên việc nghiên cứu các xu thế dẫn đến sự phát sinh động đất trong mô hình tính địa chấn. Các phương pháp nghiên cứu dấu hiệu báo trước động đất thường được áp dụng trong các dự báo ngắn hạn, còn các phương pháp nghiên cứu xu thế của mô hình tính địa chấn thường được áp dụng trong dự báo trung hạn và dài hạn. Nghiên cứu các dấu hiệu báo trước động đất dựa vào các dấu hiệu báo trước động đất đã xuất hiện trong văn liệu từ hàng nghìn năm trước. Hiện tại có khoảng 20 thể loại các dấu hiệu báo trước động đất thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau được mô tả, trong đó đáng kể nhất là các dấu hiệu trong hai lĩnh vực sinh học và địa vật lý. Khi động đất xảy ra, các sóng địa chấn được lan truyền từ nguồn tới bề mặt Trái đất, trong đó sóng dọc P có vận tốc lớn nhất sẽ được lan truyền đến mặt đất trước tiên và gây ra những rung động rất nhỏ trong khoảng từ vài giây đến vài chục giây trước khi kích động chính xảy ra. Mặc dù con người không thể cảm nhận được những rung động nhỏ này, một số loài động vật có thể cảm nhận được và thường có những hành vi kỳ lạ. Thống kê cho thấy có tới 130 loài động vật được phát hiện có những hành vi kỳ lạ ngay trước khi xảy ra động đất. Trong khoảng những năm 1970, giả thuyết về sự giãn nở và khuếch tán được cho là đã cung cấp những cơ sở vật lý cho các dấu hiệu báo trước động đất. Giả thuyết này ra đời từ những kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, cho thấy thể tích của đá kết tinh bị biến đổi dưới áp suất rất lớn. Sự giãn nở về thể tích này kéo theo sự thay đổi của một vài tính chất khác của vật thể như vận tốc truyền sóng địa chấn hay điện trở suất bên trong vật thể, hay thậm chí là sự nâng địa hình trên diện rộng. Sự thay đổi tỷ số vận tốc sóng dọc VP và vận tốc sóng ngang VS khi lan truyền qua một vùng cụ thể là cơ sở để dự báo động đất, như trường hợp các trận động đất năm 1973 ở hồ Núi Xanh và năm 1974 ở Riverside, Mỹ. Sự tăng đột biến nồng độ của khí radon trong đá do tích lũy ứng suất hay dập vỡ bên trong sẽ kéo theo hiện tượng giải phóng khí Radon tại các đứt gãy trước các trận động đất. Sự tăng đột biến giá trị trường từ của Trái đất cũng được cho là dấu hiệu báo trước động đất. Một trong những ví dụ điển hình nhất là trường hợp trận động đất Loma Prieta năm 1989. Khoảng một tháng trước khi xảy ra động đất, giá trị từ trường Trái đất ở tần số cực thấp đo bằng từ kế ở Corralitos, California, cách tâm chấn của trận động đất sắp xảy ra 7 km, bắt đầu tăng một cách bất thường. Chỉ ba giờ trước trận động đất, các số đo đã tăng vọt lên khoảng ba mươi lần so với bình thường, với biên độ giảm dần sau trận động đất. Năm 1999, nhóm nghiên cứu của Vladimir Keilis-Borok đã tuyên bố có thể áp dụng thuật toán M8 do họ xây dựng để dự báo trung hạn các trận động đất mạnh trên thế giới. Thuật toán M8 cho phép cảnh báo về một “Khoảng thời gian xác suất gia tăng” (gọi tắt là TIP) trước một trận động đất mạnh với độ lớn được xác định trước cho một vùng rộng lớn với diện tích lên đến hàng nghìn km trong khoảng thời gian tối đa 5 năm. M8 đã thu hút được sự chú ý đáng kể khi trận động đất ở San Simeon và Hokkaido năm 2003 xảy ra trong một TIP. Tuy nhiên đến năm 2004, kết quả dự báo TIP cho trận động đất 6.4 độ ở Nam California đã không thành công cùng với hai dự báo khác. Mô men gia tốc là số đo năng lượng địa chấn. Phương pháp nghiên cứu sự giải phóng mô men gia tốc, hay phân tích thời gian tính đến khi xảy ra động đất, là phương pháp nghiên cứu hiện tượng số lượng các tiền chấn của trận động đất chính tăng lên đột biến theo cấp số mũ. Mặc dù được khởi đầu với nhiều kỳ vọng, phương pháp này đã gặp phải một số khó khăn, chẳng hạn như khả năng ghi nhận được đầy đủ số lượng động đất trong toàn bộ chuỗi động đất, hay khả năng xác định chính xác thời điểm phát sinh động đất theo độ nghiêng của đồ thị lặp lại động đất. Từ năm 2004, phương pháp nghiên cứu sự giải phóng mô men gia tốc đã không còn được chú ý nữa.

Trong khoảng thời gian những năm 1970, các nhà khoa học tỏ ra khá lạc quan về khả năng xây dựng thành công một phương pháp dự báo động đất và áp dụng vào thực tiễn. Tuy nhiên, bắt đầu từ những năm 1990, sau hàng loạt những dự báo thất bại, giới chuyên môn đã bắt đầu hoài nghi về khả năng dự báo được động đất. Trong khi đa số các trường hợp thất bại, chỉ có rất ít động đất được dự báo chính xác thời điểm phát sinh, trong đó có trận động đất có độ lớn 7,5 độ xảy ra năm 1975 ở Hai Cheng, Trung Quốc.

Tài liệu tham khảo

1. Kanamori, Hiroo, "Earthquake Prediction: An Overview", International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology, International Geophysics, 616: 1205-1216, 2003. Doi: 10.1016/s0074-6142(03)80186-9, ISBN 0-12-440658-0.
2. V. I. Keilis-Borok, A. A.Soloviev (Eds.), Nonlinear Dynamics of the Lithosphere and Earthquake Prediction, Springer, 337pp, 2002.