【壯麗70年·奮鬥新時代】監測“小技術”記錄震動“大世界”

【壮丽70年·奋斗新时代】监测“小技术”记录震动“大世界”

發生地震了!什麼時候?在哪裡?震級多大?災情如何?要回答這些問題,地震監測是關鍵。

通俗的理解,地震監測就是給地球做“體檢”,通過各種儀器監測地球的“生命體徵”,然後依據檢測結果判斷地球內部哪個地方發生地震或者有發生強震的危險,這項工作不僅服務於地震的預測預報、防震減災,還為地震科學研究提供豐富的基礎數據信息。

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截止2018年全國地震監測臺網臺站佈局圖(約1300個)

中國地震局供圖

眾所周知,地球無時無刻不在震動,但震動的大小關係到經濟社會發展和人民生產生活能否正常運轉,這就需要人們更好的瞭解地球的“脈動”。

那麼,如何監測地球?

入地雖難,但可以通過地震波瞭解地球內部介質和震源信息。就像給地球做“CT”,這些“檢查”手段主要包括測震、形變、電磁、地下流體、強震動等方法。

測震是通過觀測地震波的方式確定地震三要素(發震時間、地點、震級);形變是通過觀測地球表面的各種變形及重力場變化,瞭解地球潮汐變化、構造運動、應力變化等,研究這些變化與地震的關係;電磁是通過觀測地球電磁場的變化,由於岩石的壓磁效應,構造的應力變化可以引起電磁場的變化,以便了解地震活動信息。“張衡一號”電磁監測試驗衛星,就是通過觀測空間電磁場、電離層變化來研究地震的發震機理。

概括來講,觀測可以分為測震觀測和前兆觀測,都服務於地震的預測預報、震災預防、地震科學研究等。其中,測震觀測還用於地震速報,提供地震發生的時間、地點、震級;而地震形變、地磁、地電、地下流體等觀測屬於前兆學科,主要以觀測震前各類異常現象為目的。

其次,觀測數據的還需要一個科學合理的布點和建設。無論是地震監測還是地震前兆監測,都需要避開人為干擾和大氣環境干擾。山洞通常是極佳的觀測地點,能最大限度的減小地表降水等因素的影響。

走進昆明基準地震台山洞,一條狹長的走廊縱貫東西,約2米寬3米高,頂部呈弧形。山底潮溼的氣息迎面撲來,走過兩道鐵門,一個個塑料泡沫箱裡防治的就是測震設備。

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圖為昆明基準地震台山洞平面圖

昆明基準地震臺供圖

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圖為昆明基準地震臺地震數據採集系統

“這裡的地震儀器不論長週期、短週期地震波全部可以涵蓋,所以不論是腳底下的地震還是地球另一端的地震都能記錄下來。”昆明基準地震臺臺長錢文品解釋說,地震波每分每秒都在記錄,它也存在著和聲、光的一樣“近大遠小”的規律。比如腳下發生地震,在干擾環境小的時候,地震儀器能測到負震級的地震;當範圍擴大到西藏、新疆等遠一點的地方地震,能記錄4級多到5級地震;再遠到穿過地心的另一邊,可以記錄到5級多到6級地震,當然這也和地震本身的深度有關。

“對於現在中國地震臺網來說,只要是有感地震(震級大於3級到小於4.5級),我們百分之百能監測到。”錢文品肯定地說。

監測到地震後,又如何轉化成地震波?

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圖為中國地震臺網中心地震速報處理流程

錢文品告訴記者,當地震儀器感應到某地發生地震,地震計會將地面運動轉變成電信號,然後通過電纜傳輸,最後在電子顯示器上顯示震動波紋。這就完成了地震波數據收集的一環。

拿到觀測數據後,只需要幾分鐘就可以得出地震三要素。而在幾十年前,這是不可想象的速度。從事測震分析工作38年的昆明基準地震臺高級工程師陳翔告訴記者,自己經歷了兩個地震監測時代——從模擬時期到數字化時代。

模擬時期用燻煙記錄、墨水記錄和照相記錄,數據分析需要人工操作,用時長且會出現誤差。而數字時代,計算機可以迅速準確的完成這項工作。陳翔感嘆到,數字化方便快捷,這給地震速報也提供了更多可能。

從數據到應用,如今,地震速報可實現一分鐘覆蓋上億網友。發生地震,人們可以第一時間在手機收到地震信息推送,這其中地震信息播報機器人起關鍵作用。

中國地震臺網中心數據服務部副主任侯建民告訴記者,地震信息播報機器人通過數據抓取、數據加工、自動寫稿、編輯簽發的流程,寫作與播報的速度可用秒來計算,迅速準確,實現“互聯網+地震”的模式,自動寫稿、自動發佈、自動推送。

地震監測是地震科學研究的基礎,也是開展地震預測探索的基礎,更是有效開展震災預防和地震應急救援的基礎。錢文品說,地震監測資料的快速彙總、及時傳遞、分析處理是開展地震預測預報和快速應急響應的關鍵。

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