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文章来源: 新京报       发布时间:2019-05-16

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地震科学实验场是地震科技的野外实验室。其任务是针对地震的孕育、发生、致灾各环节的科学问题,特别是那些需要以“判定性实验”解决的科学问题,用高分辨率部署、高端配置、多学科协作的方式,开展野外观测实验,同时对技术成熟度较高的新技术系统进行现场实验和系统测试,对科技含量较高的防震减灾实际应用进行试点。


2018年5月12日,汶川地震十周年国际研讨会宣布建设中国地震科学实验场。5月10日,在宣布建设中国地震科学实验场一周年之际,中国地震局召开新闻发布会,揭开了这一“面向地球内部的望远镜”的神秘面纱。


揭“面向地球内部的望远镜”神秘面纱——中国地震科学实验场一周年


5月10日,郑国光出席中国地震科学实验场新闻发布会并答记者问。图片来源:中国地震局官网


中国地震局局长郑国光介绍,一年来,实验场建设进展顺利,目前在研项目近60个,在实验场新增观测站360个,已积累一批观测数据,国内17个专家团队已开始科研工作。地震科学实验场列入2019年“一带一路”地震减灾合作协调人会议计划,成为“一带一路”地震减灾重点内容。


他指出,实验场的建设过程将是一个“边研究、边应用”的过程,将为地震业务体系提供基于科学研究的新业务能力。未来三年,将建成多口数百米至1000米的地震井下观测台阵,探索开展数千米深井观测试验和穿透地震活动断层的科学钻探,获取更丰富的地下结构和介质观测数据。此外,还将通过科学研究产出一批地震孕育发生和地震风险评估的相关科学模型及应用示范,推动实现防震减灾工作从技术型向服务型转变。


揭“面向地球内部的望远镜”神秘面纱——中国地震科学实验场一周年


中国地震科学实验场示意图。中国地震局供图


在谈到实验场建设是否可能推动实现“地震预测预报”时,中国地震局地震预测研究所所长吴忠良表示,攻克一个科学难题非一日之事,但应有信心。“我们跟地震之间是一场战争,最后胜利的还应该是我们。”


中国地震科学实验场十问:


Q1:为什么要建地震科学实验场?


“向地球深部进军”探索地震孕育发生规律


中国地震科学实验场的建设,意味着我国地震科学研究走向更“深层”的探索。郑国光将其形容为“向地球深部进军”,“过去我们地震科学研究打的是‘游击战’,现在要组建‘正规军’,打‘阵地战’。”


他介绍,建设中国地震科学实验场一方面是由我国多震灾的国情和中国大陆地震的特殊性所决定的。同时,随着经济社会发展,人们对自然灾害的关注度日益提高,探索降低地震灾害的风险就越发迫切。三是地震科学认知能力有限,人类对于地震孕育发生规律的认识仍处于探索阶段。而由于技术制约,我国目前的地震研究多限于地球表面,很难深入到地球内部进行观测,建设实验场就是要突破这一局面。


Q2:建设地震科学实验场的目标是什么,将开展哪些实验?


承载“4项科学计划”,提升防震减灾综合能力


据介绍,建设中国地震科学实验场的目标是深化地震孕育发生规律和成灾机理的科学认识、提升地震风险的抗御能力。同时,秉承开放合作,吸引国内外专家,利用大数据、超算模拟等新技术新方法,发展地震科学理论与基础模型,产出一批具有国际影响的原创成果,引领地震业务转型升级,提升防震减灾综合能力。


记者了解到,地震科学实验场将作为国家地震科技创新工程4项科学计划的重要平台。在“透明地壳”方面,重点解决大陆地震的孕育环境问题,围绕密集台阵观测、新型探测技术等,开展示范式野外实验;在“解剖地震”方面,重点解决大陆地震的发生机理问题,围绕诱发地震、断层钻探、深井观测等,开展系统性精细观测实验;在“韧性城乡”方面,重点解决大陆地震的致灾机理问题,围绕场地效应、结构抗震、地震预警、生命线工程抗震设防,开展“实战式”场地实验;在“智慧服务”方面,重点解决地震科技的数据和数据产品问题,围绕科技产品、数据共享、成果转化,开展试点式现场实验。


Q3:与其他实验场相比,中国地震科学实验场有何特点?


聚焦大陆地震研究,结合实际应用


郑国光介绍,该实验场是集科学研究、基础观测、成果应用和服务于一体的、全方位的实验场所,将把地震风险研究和灾害防治结合。


据介绍,在设计建设方面,中国地震科学实验场充分借鉴了前苏联、美国、日本、土耳其等国内外各类地震实验场建设经验。在科学内容上,这一实验场既注重地震孕育发生规律探索,又考虑工程抗震应用,是世界首个研究“从地震破裂过程到工程结构响应”全链条的地震科学实验场。在研究对象上,它则是国际上现今唯一针对大陆型强震进行系统研究的地震科学实验场。


美国南加州地震中心(SCEC)是中国地震科学实验场的一个国际参照。SCEC强调地震系统科学(earthquake systems science)的关键问题:断层(F)、形变(G)、蠕变(R)、应力(S)、热(T)、速度(V),这也正是中国地震科学实验场所关注的问题。但同时,中国地震科学实验场更加强调大陆地震的地域特色,和“全链条科学问题”的科技特色。


Q4:我国实验场工作有何基础,现状如何?


已开展数十年,与国际先进水平相比仍有距离


1980年,我国建立了滇西地震预报实验场,围绕实验场开展了多方面的国际合作。2014年起,建立了川滇国家地震监测预报实验场,这些都是实验场工作的场地基础。在科学探测方面,近年来我国先后部署了川西台阵、中国地震科学探测台阵一期等项目。此外,实验场还具有先导性工作基础,在重点地区部署了高分辨度的观测实验,如在安宁河-则木河-小江断裂带部署的地震观测实验,在滇西地区部署的“亚失稳”观测实验等。


据郑国光介绍,与南加州地震中心(SCEC)等国际先进实验场相比,目前我国的地震实验场建设仍有一些差距。“我们的主要差距表现为三个方面:科学观测的分辨度不够;基础探查的现代化程度不够;科技成果转化的力度不够。”


Q5:建设一年来进展如何,有哪些突出亮点?


已积累一批观测数据,17个专家团队开始科研工作


郑国光介绍,在中国地震局全力推进下,一年来实验场建设进展顺利。2018年11月印发的《中国地震科学实验场设计方案》,明确了实验场总体目标、基本原则、空间范围、主要科学问题、技术途径以及组织管理方式。近期,《中国地震科学实验场科学设计》已通过权威论证并予以发布,确立了实验场的科学目标、科学思路和研究重点。科技部在国家重点研发计划中积极支持在实验场区开展相关研究,基金委、地震局设立的地震科学联合基金对实验场相关研究予以专项支持。


目前,实验场在研项目近60个,新增观测站360个,已经积累一批观测数据。地震科学实验场列入2019年“一带一路”地震减灾合作协调人会议计划,成为“一带一路”地震减灾重点内容。北京大学、中国科学技术大学、中国科学院、香港中文大学等单位的17个专家团队已经开始科研工作。


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Q6:实验场为什么选在川滇地区?


位于板块间运动关键区域,具有长期观测资料积累


中国地震科学实验场选址的川滇地区位于世界“第三极”青藏高原的东缘,邻近“喜马拉雅弧东构造结”,有压缩、剪切、拉张各类断裂系统,既有板缘地震,也有板内地震。


“实验场区既是开展地震科学实验的理想场所,也是全链条地震灾害风险防治的示范区。”郑国光介绍,实验场区范围从川甘交界到云南南部,该区域位于欧亚板块与印度板块互相碰撞挤压强烈变形地区,包括龙门山、鲜水河等重要断裂,是我国大陆与周边板块动力传递的关键部位,地质构造复杂,具有长期的观测资料积累。


Q7:密集建设台站等实验设施,对当地居民生活是否会有影响?


仅被动接收信息,不影响人类活动


“手机对你的生活有影响吗?如果能达到手机信号那么强,我们地震人就谢天谢地了。”郑国光在回答记者提问时说,其实地下很多传输的信息非常微弱,现在人类活动对我们的地磁电磁观测影响特别大,现在深入地下观测到的也是非常微弱的信息。


“现在最大的困难,就是如何把深入地下几百、几千米的信息传递出来,现在只有靠光纤。所以这个观测不会对人类活动有影响,它只是被动地接收信息,而不是主动地发射什么信息。”郑国光说。


Q8:将对防震减灾工作起到什么作用?


提供基于科学研究的新业务能力


据介绍,中国地震科学实验场属于基础研究,兼顾应用,将为地震业务体系提供基于科学研究的新业务能力。例如,在监测预报方面,通过数值地震预测模型,推进从经验预测到理论预测的转变;在震害防御方面,通过地震风险概率预测图,推进从地震预测到风险预测的转变;在科技发展方面,通过公共断层模型、公共结构模型等,推进从科技成果向科技产品的转变。


这是否意味着,有望攻克“地震预测预报”的世界难题?


吴忠良表示,如果说地震预测预报是一个需要全力“攻击”的科学问题的话,开展研究首先需要队伍,需要人,需要全国乃至全世界的统一战线,“打阵地战”。第二需要武器,而地震科学实验场就是测试这些武器的最好阵地。第三,需要一个战略性的全局的部署,就是我国2017年开始实施的国家地震科技创新工程。


“我们应该要有一个清醒的头脑,‘攻击’一个科学难题不是一天两天的事,不能急功近利,但我们可以有这样的信心,就是我们对这个科学问题的‘攻击力’会随着我们科技创新能力的提升而不断提升。”吴忠良说,“我们跟地震之间是一场战争,最后胜利的还应该是我们。”


Q9:将如何通过国际合作促进实验场建设?


开门建设、开放运行,重视数据、成果资源共享


郑国光介绍,中国地震科学实验场的建设重视开放合作,“坚持开门建设、开放运行,开展最广泛的国内外合作,提高共建共享水平,重视数据资源和成果资源的共享”。目前,已有美国、俄罗斯、埃及、亚美尼亚、阿尔及利亚等13个国家参加。


中国地震局科学技术司(国际合作司)司长胡春峰介绍,我国在地震科技领域的国际合作历史悠久,取得了比较丰硕的成果。截至目前,我国已经跟全球80个国家的地震科学家、13个国际组织建立了合作关系,其中与40多个国家签订了政府间的地震研究合作协议。


“未来,将利用实验场积极引进国外相关专家,特别是顶尖的地震科学家参与实验场建设。通过国际合作,真正地在较短时间内,把实验场打造成国际一流的地震科技合作的平台。”胡春峰说。


Q10:未来几年,实验场的主要工作是什么?


探索开展深井观测试验、建立数据共享合作机制等


郑国光表示,下一步,将继续加快实验场建设。未来3年,将建成多口数百米至1000米的地震井下观测台阵,探索开展数千米深井观测试验和穿透地震活动断层的科学钻探,获取更丰富的地下结构和介质观测数据。实验场将建设分布式的数据中心、仪器运维中心,建立数据共享合作机制,开放基础观测设施,为科研团队提供观测仪器、野外观测服务和数据信息共享。


同时,通过在试验场区开展科学研究,将发布国际一流高分辨率壳幔精细结构、地震活动断层分布和重力、地磁、地壳运动等地球物理场变化图像,产出一批地震孕育发生和地震风险评估的相关科学模型及应用示范,形成新型业务能力,推动实现防震减灾工作从技术型向服务型转变。


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