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“捕捉”地震的野外实验室什么样——专家详解中国地震科学实验场

占地78万平方公里、横跨川滇甘贵等省份,中国地震科学实验场如此巨大的尺度和规模,让人们很难想象,这将是一个科学家“捕捉”并深入研究地震的天然科学“实验室”。为何要在如此大的区域建设地震科学实验场?实验场里将开展哪些具体实验?对当地普通人的生活会有影响吗?记者就这些问题采访了有关专家。

实验场为“网”捞地震之“鱼”

成云致雨、水泛成灾……随着科技的高速发展,对于暴雨、台风、洪涝等自然灾害,人类已经有了相对清晰的规律认识,并能够随之给出预测和应对手段。但对地震这个地下深处看不见、摸不着的“对手”,全球科学家仍对其发生机制不甚清楚,并将地震预测预报视为世界难题。科学家设想,若能在地震多发地区通过大规模布设仪器实时“捕捉”到每一次地震的发生轨迹和地球内外变化,并借地震发生之时来验证相关防震减灾技术,无疑将大大提高人类对于地震发生规律的认识水平。

“然而,地震发生的位置很难琢磨,且一次地震发生所能波及的范围,小则几公里,大则几百公里,因此,为了完整、准确地监测到地震发生时的各类影响变化,这个‘实验室’的尺度就一定要足够大。这正是中国地震科学实验场范围如此划定的原因。”中国地震局地震预测研究所所长吴忠良说。

中国地震局第二监测中心党委书记杜瑞林则把实验场比作了一张“大网”:“实验场的这个区域主要涵盖川滇,这里每年地震多发。它是欧亚板块与印度板块互相碰撞挤压强烈变形的区域和关键部位,是研究大陆地震的理想场所,也是灾害风险防治的示范区。我们在这个区域集中监测和开展地震野外实验,正是用实验场这个‘大网’来捞地震这条难以捉摸的‘鱼’,网眼做得密些,也就更容易捉到。”

大规模实时观测数据是关键

地震科学是以观测为基础的科学,主要观测对象包括地震波、地磁、地声、GPS形变等,因此,科学家在中国地震科学实验场的区域范围内,将集中开展一系列科学观测活动。“地震的野外大规模实时观测已成为可能。”中国地震局局长郑国光说。

在监测设备上,除了选址建设固定的地震监测台站和观测站,科学家们将在实验场区域内选择野外合适的区域架设流动、密集的地震仪器台阵,以观测积累各类地球信号。中国地震局地球物理研究所所长丁志峰介绍,该所团队在实验场中将利用台阵所获得的地磁等信号,深入分析地球内部的物理变化,剖析地震应力等基础科学研究问题。

中国地震局工程力学研究所所长孙柏涛则告诉记者,在实验场中,该所将开展一系列建筑抗震的工程力学研究:“例如,我们将与当地政府部门合作,在一些桥梁大坝、高层建筑上架设微型传感器,在各类地震发生时实时监测到建筑在震时和震后的相关力学数据,通过对这些数据的积累和分析,有助于更好地验证和研发防震减灾技术。”

深地探测也是实验场科学监测的重要内容。记者了解到,借鉴美国、日本地震实验场的成熟经验,未来3年,中国地震科学实验场将在区域内选址,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,以获取更丰富的地下结构和介质观测数据。

远离人类活动区建设开放的科研平台

建立台站、台阵和观测深井,开展一系列地震科学监测,是否会对实验场区域内的老百姓和自然环境造成影响?

对此,中国地震局地震预测研究所党委书记张晓东表示,地震观测仪器捕捉的地球信号一般都非常微弱,本身就需要环境无干扰,远离人类生活区,所以各类科学仪器主要都选择架设在野外,因此,对城乡居民基本没有干扰。同时,地震观测的相关仪器普遍都是流动式的,如传感器,一般体积小、功率低,且都是被动式接收信号的仪器,本身不会主动输出信号和声音,因此,对周围的环境和动植物不会产生辐射和干扰,公众不必多虑。

“除了进行科学观测,实验场区域内还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。”郑国光说。

他表示,作为一个开放的科研平台,中国地震实验场将坚持开门建设、开放运行,开展最广泛的国内外合作,凝聚国内外地震科研力量,实现从科学统筹不够的“游击战”向围绕提升地震灾害防治能力、聚焦关键科学问题开展持续攻关的“阵地战”转变,以建设具有中国特色、世界一流的地震科学实验场。

(光明日报北京5月10日电 光明日报记者 杨舒)

《光明日报》( 2019年05月11日 07版)

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