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地震观测之概述(下)

来源:作者:发布时间:2018-04-08 09:02:56 浏览次数: 次 【字体:

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?应用与服务

地震监测终须服务于民。目前,监测工作最主要的服务当属地震速报,因为地震速报信息最为社会公众所熟知,所以它常常被誉为监测工作的窗口。除地震速报之外,作为全国地震监测的技术牵头单位,国家测震台网中心还承担着地震目录与观测报告的编辑和产出、地震数据的管理和质量控制、常规与应急数据产品的开发和服务、软硬件技术系统的建设和维护,以及全国台网与台站的资料评比和业务指导。不久,中国地震台网中心还要承担地震预警任务。这些扎实的工作和丰富的产出,正是我国地震监测事业持续发展和社会服务的基础。

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Question

那么请问什么是地震速报呢?

地震速报是对已发生地震的时间、地点、震级(通称“地震三要素”)等参数的快速测报。目前,速报工作分为自动速报和正式速报两个阶段,由国家测震台网中心和各区域中心协同完成,不同地区速报用时和震级下限的要求也不尽相同。自动速报由计算机在1至2分钟内完成;正式速报由人工完成,最快可在10分钟内发出。正式结果形成速报目录,通常是全国范围内3级及以上和全球范围内6级及以上的地震基本信息。速报信息是公众最为熟悉的地震信息,一般是通过新闻媒体即时发布。

随着测震台网的建设以及信息化技术的应用,国家测震台网中心可用的实时波形数据大幅增加。2013年4月,地震自动速报信息开始面向社会服务,开启了地震速报工作的新时代。

科学家对观测数据经过多次分析、复核、确认,分阶段产出可满足不同时效性应用需求的观测报告。最终的正式观测报告包括目录、震相,甚至震源参数等更加准确、完整、丰富的资料。从速报目录到正式观测报告,地震的时间、位置(含深度)和震级等“三要素”可能都会稍有变化,这正是科学观测结果逐步准确化的过程。

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Question

国家地震台网中心是如何监测地震的?

国家地震台网中心是中国新一代地震监测体系的核心组成部分,通过先进的技术系统,实现中国地震台网的日常管理和资料产出。

地震参数自动测定系统QuakeSpy,实现了中国地震台网1000余个测震台站及全球地震台网部分台站波形数据的实时接收和全球地震参数的准实时测定,成为自动速报结果的重要数据源。地震速报系统ECUMS长期稳定运转,成为中国地震局统一产出和正式发布地震讯息的核心系统。全国地震统一编目系统提供了一个具有针对地震观测报告的数据汇集、编辑、检索等功能的Web工作平台。

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国家测震台网中心地震自动处理系统QuakeSpy主界面

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2008年11月以来,大震应急数据产品产出服务体系在国内5.0级及以上或国外7.0级及以上地震发生后,及时产出震中位置图、震源机制解、地震动图等十余种数据产品;波形数据管理和处理系统,遵循地震学相关国际通用数据协议,用于波形数据的存储、备份、归档、管理、处理和产出。这些技术系统使地球物理学方法与计算机网络技术相结合,使自动处理与人工处理相结合,使产出与服务相结合,从而促进地震监测工作得以有效开展。

2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震主震震中位置及历史地震分布图



余震震中分布图

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余震精定位图

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深度精确确定图

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遥感影像图

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震源机制解

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?震源破裂过程

2017年8月8日四川九寨沟地震部分应急数据产品

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Question

地震行业是如何发布地震信息的?

产出即服务。有关法规对这项工作都作出了明确的规定:以中国地震台网各级台站和台网中心的基层工作为基础,国家测震台网中心为全国测震数据的最终产出单位,是包括速报信息、观测报告、波形数据、应急产品等各类测震数据、信息和产品的总源。这些数据应由国家测震台网中心正式渠道向从事地震数据信息服务业务的部门和单位统一分发,同时向科学家和全社会统一提供服务,从而保证了信息的权威性、一致性和时效性。

在当今网络时代,这些面向科学家的数据和面向决策层与社会公众的信息,通常以业内或业外、直接或间接、离线或在线、定向或定制等各种方式,借助互联网技术,通过软件系统等专业工具、网站等传统工具、手机应用和微信等新兴工具,实现地震数据的科学化、多元化、立体化服务。

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Question

那么什么是地震烈度呢?

它和地震震级有什么区别?

震级反映了地震本身的大小,只与地震释放的能量多少有关;而烈度反映的是地震的后果,也就是地震引起的地面震动及其影响的强弱程度。

地震烈度根据人的感觉和房屋震害程度等,从人体无感到房屋几乎全部毁坏,分为I至XII共12度。一次地震只有一个震级,但不同地点烈度不同。一般而言,震中地区烈度最高,随着震中距增大,烈度逐渐减小。例如1976年唐山地震,震级为7.8级,震中烈度为Ⅺ度;受唐山地震影响,天津市区烈度为Ⅷ度,北京市多数地区烈度为Ⅵ度,再远到石家庄、太原等地,烈度就更低了。以地震烈度为指标,将国土划分为不同抗震设防要求区域的图件,这就是地震烈度区划图,从而使工程建设能够进行抗震设计,达到抗震要求。目前,我国已完成了第五代地震烈度区划图的编制。

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Question

前一阶段在朝鲜发生的核爆炸,也能通过地震监测测报出来吗?

当然能了。包括地下核试验在内的非天然地震事件的测定、判别和紧急处置也是地震监测工作的重要任务之一,核爆炸地震学也是地震学研究的一个分支学科。地下核试验的波形记录特征与天然地震的有所不同。通过波形分析和震相识别,结合一定的方法和判据,我们就能够判定事件类型,估算事件能量。2006年至2017年朝鲜6次核试验,以及2015年8月12日天津滨海新区爆炸、12月山东平邑塌陷、2017年6月四川茂县山体滑坡和陕西神木的多次塌陷等事件的紧急分析与处理,都是国家测震台网中心利用地震监测手段服务于国防、服务于社会的成功范例。

我国牡丹江地震台对2013年和2016年两次朝鲜核试验的波形记录


2017年9月3日朝鲜第6次核试验部分台站记录波形图

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非天然地震事件波形图

对于非天然事件,经验丰富的地震分析人员可以通过地震图解释加以甄别。比如:爆炸事件相比天然地震的波形就有初动向上、频率较低、衰减较快等特点;而塌陷的振动频谱比较单一,且频率比爆破更低,与爆破相反,波形初动是向下的。我们还可以通过全波形震源机制反演方法,对波形进行震源机制反演,从而判定事件类型。随着科学的发展,我们在将来会逐步应用人工智能等技术,快速识别非天然事件。

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?展望与未来

中国地震监测台网的建设发展是一个从无到有、从少到多、从稀疏到密集的过程。从1930年我国第一个地震台——鹫峰地震台建成,到20世纪70年代全国基本地震台网建成,从1987年由11个台站组成的中美科技合作“中国数字地震台网”的正式运行,到2009年由近千个台站构成的“中国数字地震观测网络”的正式运行,从首都圈台网建设到援外台网建设,我国的地震台网越来越密集,监测能力也越来越强,甚至能够监测到负震级地震。但是,由于受到观测条件、经济条件等因素的影响,还呈现东南沿海地区经济发达、地震活动较弱,却台站密集,而西部地区经济欠发达、地震活动强,却台站相对稀疏的不平衡现象。或者说,地理学中的“胡焕庸线”在地震监测基础设施布局方面也是存在的。因此,我们的台站台网建设,不仅是台站数量的增多,而且要使台网布局更加合理。同时,随着地震预警工作的开展,也会促进监测能力的大幅提升。

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那么什么是地震预警呢?

地震预警是在地震发生后,破坏性地震波到达之前,利用电波传播速度远远快于地震波传播速度的特点,向目标区发出警报信息,以便紧急行动,减小当地人民生命财产损失。即便是几秒钟的预警时间,对于学校、医院,以及交通、电力、水利、核设施等重大设施和工程采取安全措施而言,也是十分珍贵的。

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地震预警示意图

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听说地震预警还存在盲区,这是怎么回事?

在地震发生之后到接收预警信息之前有一段时间是用于处理破坏性地震初至波数据并进行定位、震级测定和信息发布的,是不能发出预警信息的。这段时间所对应的波的传播距离,就是地震预警的“盲区”。也就是说,地震预警信息到达该地区时,地震波已经到达或已经过去,预警信息也就没有用了。

预警“盲区”的产生原因有两个。一是地震有一定深度,地震波传播到最近的台站需要时间。二是地震台站记录到地震信号后,还要进行处理,确认是大地震后,才能发出警报,虽然是秒级的自动处理,但还是需要时间的。目标区距离震中越近,预警时间越少,获益时间也就越短。

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有了地震预警,地震预报就解决了吧?

不是的,地震预报和地震预警是完全不同的概念。简单地说,地震预报是震前几小时至几十年发布的预测意见,地震预警是震后几秒至几十秒发出的警报。

随着“国家地震烈度速报与预警工程”的实施,我国将建设地震烈度速报与预警台站1.5万余个,实现地震发生后,首台触发3秒内原地报警,4至6秒生成地震预警第一报信息,震后3分钟内生成实测地震烈度速报信息,10分钟内生成地震烈度分布图。

该项目的实施,最终将使地震减灾和社会服务能力得以有效提升。

全国预警台站分布图

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地震学家们还在做哪些工作呢?

除了地震监测之外,地震预报、抗震设防、应急救援、法规标准,都属于地震行业的工作范畴。例如,《中华人民共和国防震减灾法》就是指导我国地震行业乃至全社会开展防震减灾工作的“根本大法”。

目前,我们要建立健全地震监测预报、震灾防御、紧急救援三大工作体系。我们启动“国家地震科技创新工程”,实施“透明地壳”、“解剖地震”、“韧性城乡”和“智慧服务”等四项计划,以期查明中国大陆重点地区地下精细结构,深化地震发生机理认识,采取有效防御手段,丰富地震安全公共服务产品,从而保障国家重大发展战略和人民群众生命财产安全。

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结束语

我国地震监测台网正在向建设标准化、运维信息化、处理自动化和服务智能化的方向发展。作为防震减灾事业的重要支柱之一,地震监测以观测台网为基础设施,综合利用各种方法和手段,产出丰富的数据,构成完整的监测体系,为公众及时提供地震信息,为科学家全面提供专业数据,最终服务于科研,服务于社会,服务于民,普惠于民。我国地震监测工作将在2020年左右达到国际先进水平,2030年左右达到国际领先水平,为把我国建设成为地震科技强国奠定坚实基础。

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