地震预测研究的新成果
（一）利用气象变化预测地震
1．研究以晴空闪电预测地震
推测晴空闪电或可成预测地震关键。[23]2014年3月11日，俄罗斯《共青团真理报》报道，美国新泽西州罗格斯大学科学家组成的一个研究小组，根据意大利和日本曾经出现的情况，做出推测说，地震预测的关键可能在于地震之前晴空中的奇特闪电。
该研究小组指出，在意大利和日本强震前夕，人们都看到有神秘发光物出现，由此推测地震前晴空中出现的神秘闪电，可能是由地壳层的相互运动造成的。还有一种推测：该神秘强光，可能是由地壳运动产生的超级动力电荷所造成。
为探究该类神秘闪电与地震的关系，研究人员使用面粉和普通特百惠容器进行了实验。在实验过程中，研究人员观察到一个新的物理现象，即摇晃容器可产生高达200伏的电压，并且使用除面粉以外的其他粉末状物质也会产生电压。研究人员解释，类似的情况也发生在地表以下，即地壳的摩擦及运动能够产生上百万伏的电压。而这些电压很可能就是天空中出现闪电的原因。由此，研究人员推测，该类神秘闪电可能为人们预测地震提供依据。
其实，关于地震前夕有神秘闪电的传说，已经有上百年的历史，但一直都得不到科学家的重视。直到互联网和社交网络的出现，科学家们才开始真正关注这种已趋频繁的现象。网络上，甚至还有日本福岛大地震及意大利大地震时期出现的闪电及闪光物体的照片。
此外，科学家补充道，并非所有晴空中的闪电都是地震来临的征兆，未来将进一步确定何种晴空闪电能够预测地震。
2．研究以大气电离层电子变化预测地震
⑴通过跟踪大气电离层电子浓度变化来预测地震。[24]2005年9月，有关媒体报道，俄罗斯科学院航空宇宙监测科学中心通过多年研究发现，地震前震中上空大气电离层电子浓度发生着急剧改变，因此，跟踪大气电离层电子浓度的变化可预测地震的发生，从而最大限度地减少地震带来的人员伤亡和财产损失。
为了周期性的观测大气电离层的状态，俄国研究人员使用了无线电信号。卫星释放出的双频无线电信号可以被地面站接收到。在卫星定位系统双频信号的基础上，研究人员研制出了计算信号参数变化的算法，并编制了计算机程序。
研究人员指出，2004年9月16日至22日，发生在俄罗斯加里宁格勒的地震事件，验证了跟踪大气电离层电子浓度变化预测地震的方法。那次地震，是在同一地方以2.5小时为间隔发生的，地面卫星信号接收站距离震中在260公里到320公里之间。观测数据表明，震前的3至5个昼夜的时间内，电离层电子浓度在增长，而在震前2个昼夜的时间内电子浓度的最大值大大下降了，电离层电子浓度急剧下降只发生在震中附近，位于震中1100公里的地面设备记录的信号，没有任何改变。因此，可以认为，电离层电子浓度的急剧下降，是由于地震效应引起的，电离层的这种状态就是要发生地震的征兆。
有关专家指出，利用该科研成果和GPS卫星系统，实际上可以监测地球上任何地震带的变化，该方法对预测短期地震很有价值，条件是大气电离层电子浓度的变化，应该是周期性测量得到的。
⑵利用大气电离层电子数异常现象预测地震。[25]2016年9月30日，共同社报道，日本京都大学通信工学专业教授梅野健领导的研究小组，当天在美国专业杂志中发表研究成果称，他们已在里氏7.0级以上地震发生前的20分钟至1小时内，成功检测出高空300千米附近的电离层发生的电子数异常。
电离层是电子广泛分布的大气层，也会因火山活动及太阳耀斑等现象而受到影响。电子数的测定，需要使用现有的全球定位系统（GPS）。以前都只使用一处GPS观测站的数据，而该研究小组调查了数十处观测站当时数据之间的相互关系，发现里氏7.0级以上地震在发生前20分钟至1小时间电子数异常增加的现象。
以往有关研究已得知，发生里氏8.0级以上地震时电离层电子数会增加，但此前需要对地震发生前后进行对比。而该研究小组的方法则不必去比较地震前后的数值，与平时数值的差别就能辨出异常，梅野健表示，这或许能运用到未来的地震预警系统之中。
3．研究以气象站为基础预测地震
利用气象站和地震仪建立预测地震模型。[26]2016年12月，俄罗斯媒体报道，俄远东联邦大学新闻中心表示，该校专家研发出世界首个地震短期预测模型。
这项世上独一无二的技术，让快速预测地震成为可能，可在核电站等潜在危险设施选址过程中，对考虑地震因素提供帮助。其内含的软硬件系统，适用于高山峻岭或海上岛屿。
研究人员表示，新模型利用基准气象站和地震传感仪，测量标高和水平位移。这种基准站，按一定顺序大面积分布在岛屿或陆地，对预示地震来临的监控标记偏移现象进行跟踪观察。该预测模型不是以地震的间接征兆为基础，而是基于对可致地震的地球物理现象相关数据的研究，可在全世界范围内投入使用。
（二）利用地下声波与地球化学信号预测地震
1．研究以地下声波预测地震
通过监测由宇宙射线引起的地下声波来预测地震。[27]2012年12月，俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所，空间辐射研究室主任弗拉基米尔·里亚博夫领导的一个研究小组，向媒体公布的一项研究成果称，他们提出了预测地震的新方法，也就是通过监测由宇宙射线引起的地下声波来判断地层活动情况，这个理论已经在实验中得到初步验证。
里亚博夫对媒体解释了新方法的原理：宇宙射线中含有一种穿透性极强的μ介子，它可以穿透地下较深的地方，被穿过的地下介质会释放能量、引起振荡并发出声波。这种声波能反映地震发源地的形成情况，振幅越大说明地层活动越剧烈。
这一理论已得到初步验证。2011年日本福岛大地震发生前后，安放在哈萨克斯坦高山科研站的传感器，记录了地底传来的异常声学信号。研究人员认为，声波振幅在长期监测中的异常变化，可以作为预测地震的指标。
地震预测一直是个世界性的难题，现在还没有特别有效的方法。里亚博夫表示，目前广泛使用的地震预测方法准确性不高，如果上述方法能够被进一步验证和完善，可以增添一种帮助预测地震的新工具。
2．研究以地球化学信号预测地震
⑴发现地下水中氢和钠变化或可预测地震。[28]2014年9月，一个研究冰岛地震的研究小组，在《自然》杂志上发表论文称，他们研究发现，在冰岛两场地震发生前，附近地下水中的地球化学信号发生了显著变化。据此，他们认为，可以利用这种地球化学信号变化来预测地震。
长期以来，地震学家一直渴望预测可能发生的地震。过去的研究显示，地震前兆，包括电磁场强度、氡水平，甚至动物行为等都会发生变化，但一直缺乏充足的证据。
现在，科学家以冰岛两场地震为案例进行分析。2012年10月，在冰岛Húsavík-Flatey断层附近，发生了一场5.6级的地震。2013年4月，在冰岛Grímsey Oblique断裂带，又发生了一场5.5级的地震。
在这两场地震发生前数月，研究小组从地下100米深的钻孔中测试地下水发现，氢同位素比值和钠水平急剧上升。研究人员认为，这些地球化学信号的变化，可能是由岩石扩张引起的。这种扩张以及和扩张有关的微裂缝，可能引起地球化学性质异常。根据这一新发现，再参考其他相关变化，可能提前数月就会预测到地震的发生。
⑵发现氡和钍射气组合浓度变化或可用于预测地震。[29]2015年8月，国外媒体报道，韩国地震学家组成的一个研究团队，发现氡和钍射气组合的浓度，在地震发生前会出现变化，根据它们的示值或许可以用来预测地震。
该研究团队对氡和钍射气组合的浓度进行了监控，发现在日本2011年的3.11地震前夕，2月份的钍射气浓度出现峰值，而氡也在2月份达到顶峰。根据研究人员的建议，2月份观测到的氡和钍射气异常峰，可能是3月份大地震的前兆。虽然预测地震是地球物理学的圣杯，但科学家一直从各个方面对预测地震展开研究。
目前一种做法是，对土壤和地下水中的某些物质突然升高进行分析，从中找出与地震可能有关的示踪物质。尽管发现过许多与地震有关的示踪物质，比如氡，氯化物和硫酸盐，但是在地震发生前却很难进行监测，如何有效检测某些示踪物质的浓度也是个问题。氡是一个比较容易被监测的放射性气体，半衰期为3.82天，这使得其可能受到气象、潮汐的干扰。氡没有稳定的同位素，于是科学家找到了钍射气。
一般情况下，钍射气在洞穴等环境中处于非常低的含量，凭借其仅仅56秒的半衰期进行示踪难度很大。为了进行有效测试，该研究团队在韩国东部的一座洞穴中，连续监测了13个月。这个洞穴形成于2.5亿年前，330米纵深，高度变化在1米至13米之间，通过隔离可以把外部气流分离，阻挡诸如洞穴地面风造成的干扰。
研究结果发现，在2011年2月，科学家发现一次不寻常的峰值，而下个月日本就发生了里氏9.0级大地震。这个发现，虽然让人们看到预测地震的可行性，但也受到外界的质疑。比如德国地震学家海库·沃伊兹认为，由于监测时间太短，仍然无法判断这些要素可用于预测地震，当然氡和钍射气用于预测地震的研究是一个新的途径。
（三）利用人工智能技术预测地震
1．把机器学习技术用于地震预测[30]
2017年10月23日，英国剑桥大学教授汉弗莱斯，与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室以及波士顿大学同行共同组成的研究小组，在《地球物理研究通讯》上发表研究报告称，作为人工智能技术一个分支，机器学习已被广泛用于多个领域。他们的研究表明，这种技术在实验室模拟状态下能成功预测地震，未来或许能更高效预测这类灾害的发生。
机器学习主要是设计和分析一些让计算机可自动“学习”的算法，从数据中自动分析获得规律，并利用规律对未知数据进行预测的技术。它已广泛应用于数据挖掘、生物特征识别、搜索引擎、医学诊断、检测信用卡欺诈、证券市场分析等领域。
研究小组利用一个特殊系统，在实验室中模拟地震。他们在这一过程中，借助一种较隐蔽的声学信号来“训练”机器学习算法，从中找到规律，最终实现对地震发生的预测。这种声学信号，是地壳断块沿断层的突然运动所发出的。而这种突然运动，被认为是地震发生的主要原因。
该研究报告显示，机器学习技术能够分辨出这些声学信号中的特定规律，这种声音通常在地震发生前很长一段时间里就被捕捉到，根据这些特征，机器学习技术能够评估断层承受的压力，以及还有多久会发生断裂，最终对地震是否发生进行比较精确的预测。汉弗莱斯说，利用机器学习技术分析声学数据，能够提前相当长时间预测地震何时发生，这就有了充分时间来发出灾害警报。
2．发现人工智能可预测余震发生地点[31]
2018年8月29日，美国康涅狄克大学研究人员费比·德福利尔斯领导的研究团队，在《自然》杂志上发表的一项地球科学研究成果中，他们通过大量数据训练了一种神经网络，最终运用机器学习方法，识别出了一种基于应力的定律，而这种定律能预测大地震后余震出现地点的模式。
人类当前的科技水平尚无法预测地震的到来，甚至未来相当长的一段时间内，地震也是无法精准预测的。但在大地震发生后，估计后续地震发展趋势，也是人们非常关心的问题。科学家认为，余震是对大地震导致的地震应力变化的一种响应，现有的实证定律可用来描述余震的规模和频次，但解释并预测发生余震的地点，同样是相当有难度。
此前，一种名为“库仑破裂应力变化”(基于地震期间应力向周围的迁移)的因子，常被用来解释发生余震的地点，但这种做法一直存在争议，库仑破裂应力的计算和应用中，有一些问题尚待探讨。
此次，该研究团队利用13.1万多组地震及其余震的配对数据，训练了一种神经网络。他们发现，该神经网络能在包含3万多组地震—余震的独立数据集中，识别并解释余震出现地点的模式，且比库仑破裂应力变化的准确度更高。
在随附的新闻与观点文中，美国斯坦福大学科学家格里高利·百洛泽认为，该结果强调了深度学习方法可提高余震预报的准确度，并为进一步了解地震激发机制提供了新见解。
（四）研究预测地震的其他方法
1．发现监测慢地震可预测大地震[32]
2013年8月，物理学家组织网报道，美国宾夕法尼亚州立大学地球物理学教授克里斯·马罗内领导的一个研究小组，在《科学快讯》网络版上发表论文称，他们研究发现，监测慢地震，能为有些由慢地震触发正常地震的地区提供可靠的预测依据。
马罗内说：“我们目前没有任何办法远程监控地下断层何时会发生移动，而新的发现则有可能改变地震监测和预报的规则。因为如果它是正确的，我们就可以做出正确的预测，判断可能会是场大的地震。而了解在断裂带慢地震的物理学现象，以及确定可能的前兆变化属性，是未来研究越来越重要的目标。”
研究人员观察到慢地震背后的机制，发现实验室的样品，在缓慢粘着滑动之前的60秒出现了前兆信号。正常粘滑的地震，一般移动速度为每秒3～33英尺，但慢地震会持续数月的粘着滑动或断裂，速率约每秒0.004英寸。然而，慢地震往往发生在近乎惯发的地震多发区，并可能诱发潜在的破坏性地震。
研究人员采用一种经常在慢地震发生地区发现的矿物——蛇纹石做实验，对其施加剪切应力，以使岩石样品表现出缓慢的粘滑运动。研究人员反复实验50次甚至更多，发现至少在实验室里，缓慢断裂带经历的过渡，是从缓慢速度状态到基本上停止运动。研究人员认为这很复杂，速度取决于摩擦。虽不能确定发生了什么，但是从实验中可以得知，某种现象正在发生。
研究人员认为，造成这种不寻常的运动模式是当速度上升时，摩擦接触强度下降，但仅限于小的速度范围内。一旦速度增加足够多，摩擦接触面就趋于饱和。这种机制限制着慢地震的速度。
同时，研究人员看到在实验中产生的第一次弹性波和第二次剪切波。马罗内说：“在这里，我们了解到弹性波的移动、地震的横波和纵波移动是怎么回事，以及声波速度。这很重要，因为你可以在现场见证地震仪所记录的内容。”
2．通过在地震断层钻孔植入传感器来预测地震[33]
2014年7月，有关媒体报道，新西兰下赫特市地质与核科学研究所，构造地质学家鲁伯特·萨瑟兰领导的一个国际研究小组，正在第一次准备把一组传感器，深深地植入一个地震断层，从而记录一次大地震的积聚和发生过程。
该研究小组将在新西兰的阿尔派断层，钻一个1300米深的洞，并由此收集重要的数据，这将有助于他们预测未来发生的地震。该断层大约每330年断裂一次，进而引发一场地震(震级曾达8级)。最近的一次地震，发生在1717年，因此下一次地震预计在最近的任何时刻都有可能发生。
萨瑟兰表示：“如果我们继续记录下一次地震，那么我们的实验将会非常特别。”他说：“在大地震之前和过程中的一个完整的记录，将为其他地质断层的地震预报提供基础。”
阿尔派断层沿着新西兰南岛纵横约600公里长，是太平洋板块与澳大利亚板块的交界。每一年，这两个板块都会彼此交错滑行2.5厘米，并因此积聚了巨大的压力。萨瑟兰说，地质学家相信这一断层“已经为下一次断裂作好了准备”，在未来50年里发生地震的概率为28%。阿尔派断层被选择为钻探地点，是因为它的地震周期是如此之近。
2011年，该研究小组完成了该项目测试阶段：深断层钻孔项目1(DFDP-1)的工作，他们打了两个炮眼，其中最大的一个到达了断层内部151米的地方。
在未来的两周，DFDP-2的工作即将开始。此次，研究人员将在怀塔罗瓦村附近的相同地点，钻一个直径10公分、1300米深的洞。在这一深度，研究人员将能够到达两个板块相遇的“破碎带”，从而可以测量地壳深处，即地震起源处的相关参数。
3．成功研制出能预测地震的浅水浮标[34]
2019年12月2日，美国国家科学基金会网站报道，在其海洋科学部资助下，南佛罗里达州大学地球学家组成的一个研究小组，成功研制并测试了一种新型的高科技浅水浮标，它能够监测到可能引起地震、火山或海啸等致命自然灾害的海底微小运动和变化。
研究人员在距佛罗里达州埃格蒙特基岛不远处的墨西哥湾海域固定了一个顶部装有高精度全球定位系统（GPS）的杆状浮标。通过电子罗盘显示水平方向左右移动的偏航、垂直方向前后移动的俯仰和垂直方向左右移动的侧倾信息，可以度量浮标方向，生成海底变化的三维数据，从而捕获地球的侧向运动情况，预测可能引起海啸的大型地震。
该研究小组称，这个系统还将有望监测到地壳压力的微小变化。
