進入21世紀以來，全球大地震頻發。雖然現在還不能斷定全球是否進入了新的地震活躍期，但本世紀地震頻次的確比20世紀高了一些。因此，推進地震預測研究和試驗顯得更為迫切，關鍵的問題是篩選出更多有效的地震前兆，研究捕捉地震前兆異常的良好方法和手段。
《科學通報》 「觀點」欄目發表中國科學院國家天文臺研究員韓延本課題組撰寫的「一種可能的地震前兆及其應用問題的討論」一文，介紹了天文時緯觀測資料的殘差在地震前出現短期異常的現象，認為其有可能發展成為一種短期地震前兆; 利用具有測量精度高和易操作的小型天頂望遠鏡DZT組網觀測，將有助於優化得到由此提取短期地震前兆信息的方法。
1976年7月28日， 一個7.8級的特大地震發生在河北唐山。這是一次震源深度約12km的淺源地震，最大烈度達11度，唐山市超過95%的民用建築倒塌和受到嚴重破壞，一個工業城市幾乎被夷為廢墟，造成了非常巨大的財產損失，特別是地震造成了24萬餘人喪生、16萬餘人受傷的慘重後果，在全國人民的心中留下了難以磨滅的傷痛。
1966年3月邢臺發生大地震後，周恩來總理在視察慰問災區指導救災時對地震科學研究作了重要指示，要求對地震找出規律，總結出經驗，中國一定要有自己的地震預報系統。在周總理重要指示的鼓舞下, 不僅我國地震學者加強了地震活動規律及預測的研究，也吸引了一批相關學科的學者參與這些研究工作。唐山大地震的發生更使人們迫切感到需進一步推動地震研究。此時，中國科學院北京天文臺天體測量室的研究人員發現，其沙河觀測站(距唐山約160 km)的天文時間和緯度的觀測資料在唐山地震前曾經隱約出現過某種幅度不大的短期異常，他們想到這種短期異常是否與唐山地震有關，並隨之對其開展了仔細的研究。
所謂天文時間和緯度的觀測，是用專門的天體測量望遠鏡測量天體因地球自轉形成的位置變化，並用這些數據歸算出測點的天文經緯度變化，以及描述地球整體自轉運動的世界時和地極坐標的變化。因地方性地球物理因素的影響，不同地點望遠鏡的觀測得到的時間和緯度結果與全球統一歸算的結果之間存在差異，這類差異簡稱為天文測時、測緯資料的「殘差」(ATLR或RATL)。為了更好地揭示測量資料中可能與地震有關的信息，張國棟、李致森等研究分析了由沙河觀測站目視等高儀的測時和測緯資料計算出的稱為「殘差」的數據，結果發現該儀器的測時和測緯殘差資料在唐山地震前數月都出現與平時不同的較明顯異常波動。
為進一步確認這種時、緯觀測殘差異常變化與測站周邊地區發生的大地震之間的可能聯繫，他們又分析了國內外其他一些天文時緯儀器的觀測資料，如北京天文臺天津緯度站、日本東京天文臺、水澤國際緯度站及前南斯拉夫貝爾格勒天文臺等，發現這些臺站的測時測緯殘差也多在測站周圍的大地震前夕出現過類似的情況，從而證實了天文測時測緯殘差會在儀器周圍的大地震前出現短期異常波動的現象。之後，我國有更多學者參與和開展了進一步的研究，以更多的震例和研究結果加深了對這一現象特徵的認識，而且對其物理機制進行了初步探討。認為可能是地震前夕震中周圍一定範圍內地下物質的異常運動引起地方鉛垂線的較大變化，從而使這種以鉛垂線為基準的天文觀測出現異常。
研究表明，該現象有可能提煉成為一種有價值的短期地震前兆。如果用幾架望遠鏡在多震地區布設觀測網，不僅可能對未來發生的大地震監測到前兆信息，而且如果網中有多架儀器在一次大地震前同時觀測到異常，利用這些異常出現的時間差及異常幅度的梯度變化，結合地質構造和儀器的震中距等信息，可深入研究異常與地震三要素的定量關係，有可能使該現象發展成為一種更為有效的短期地震前兆。
為了推動該研究工作的進一步發展，近年來，用於觀測天文時間和緯度的天文儀器的研製有了可喜的進展，一種適於組網的高精度、高自動化、低成本CCD天頂望遠鏡(DZT)，已經在中國科學院國家天文臺研製成功。
在多震地區組建觀測網，既有利於該研究的深入發展，也能在觀測網的運行過程中不斷優化由此提取地震預測信息的方法，使其為大地震預測提供有一定價值的信息。我國東臨太平洋地震環帶，西接歐亞地震帶，地域廣闊，地質構造複雜，大地震多發，有些地震造成了慘重的災難，因此不斷尋找有效的地震預測方法對我國來說顯得尤為重要和迫切。
文/尹志強, 王博, 田立麗, 王紅旗, 韓延本
本文來自《科學通報》