歐洲地球物理研究基礎(chǔ)設(shè)施未來建設(shè)規(guī)劃框架＊

編者按：2013年10月，荷蘭皇家氣象研究所（KNMI）基于歐洲板塊觀測系統(tǒng)（EPOS）、加強(qiáng)美國和歐盟環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施研究領(lǐng)域之間的合作（COOPEUS）、歐洲地震風(fēng)險(xiǎn)評估和減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施研究網(wǎng)（NERA）和歐洲地震學(xué)觀測和研究設(shè)施（ORFEUS）項(xiàng)目的研討會，發(fā)布了題為《歐洲地球科學(xué)路線圖：下一代地球物理研究的基礎(chǔ)設(shè)施》（A roadmap for earth science in Europe：the next generation of geophysical research infrastructures）的報(bào)告。本文對報(bào)告提出的歐洲地球物理研究基礎(chǔ)設(shè)施未來建設(shè)規(guī)劃框架進(jìn)行了歸納，以期對我國的相關(guān)工作給予借鑒。

針對基于歐洲板塊觀測系統(tǒng)（EPOS）、加強(qiáng)美國和歐盟環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施研究領(lǐng)域之間的合作（COOPEUS）、歐洲地震風(fēng)險(xiǎn)評估和減災(zāi)基礎(chǔ)設(shè)施研究網(wǎng)（NERA）和歐洲地震學(xué)觀測和研究設(shè)施（ORFEUS）等項(xiàng)目之間的合作，2013年8月26日至9月4日，在意大利西西里島舉行了研討會，討論了歐洲地球科學(xué)路線圖中下一代地球物理研究基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，并于10月發(fā)布了會議成果報(bào)告。會議的主要目標(biāo)是：①概述歐洲和美國EPOS相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展；②討論歐洲、美國地球科學(xué)家和IT專家對基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展、模型和計(jì)劃；③修改和完善項(xiàng)目間的協(xié)調(diào)和發(fā)展。該報(bào)告主要集中在EPOS主題和集成服務(wù)：包括地震學(xué)、信息和通信技術(shù)創(chuàng)新和相關(guān)舉措，目標(biāo)是制定歐洲固體地球科學(xué)的發(fā)展路線圖。

1 EPOS項(xiàng)目進(jìn)展和研究方法

EPOS正在制定一個(gè)綜合性的科學(xué)計(jì)劃，覆蓋的主要研究領(lǐng)域是固體地球科學(xué)。EPOS關(guān)注重點(diǎn)為應(yīng)用于地球過程的地震學(xué)、火山學(xué)、地質(zhì)學(xué)、大地測量學(xué)和地磁學(xué)。EPOS協(xié)調(diào)和整合跨越不同專業(yè)團(tuán)體內(nèi)部計(jì)劃的10個(gè)專題工作組（WG），如：地震觀測和國家基礎(chǔ)設(shè)施、火山觀測、地質(zhì)和表面動力學(xué)數(shù)據(jù)、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)和其他大地測量數(shù)據(jù)、其他地球科學(xué)數(shù)據(jù)、衛(wèi)星信息數(shù)據(jù)等。這些工作組的范圍揭示了EPOS多學(xué)科的廣度和在地球科學(xué)領(lǐng)域的潛在影響。

EPOS的核心結(jié)構(gòu)可分為：①已經(jīng)在國家層面上協(xié)調(diào)現(xiàn)有的多數(shù)國家研究基礎(chǔ)設(shè)施（RIS）；②由現(xiàn)有的非政府組織和／或上述工作組跨國協(xié)調(diào)專題核心服務(wù)（TCS）；③執(zhí)行和協(xié)調(diào)辦公室（ECO）預(yù)期會成為EPOS關(guān)鍵的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)；④集成核心服務(wù)（ICS）為正在開發(fā)的技術(shù)發(fā)展規(guī)劃提供多學(xué)科服務(wù)。

2 EPOS專題服務(wù)的現(xiàn)狀和實(shí)施

2.1 地震觀測研究基礎(chǔ)設(shè)施

地震學(xué)專題服務(wù)計(jì)劃草案是基于各種項(xiàng)目的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施成就和發(fā)展被提出和討論的。

表1 EPOS中地震觀測和國家基礎(chǔ)設(shè)施專題核心服務(wù)概念設(shè)計(jì)

2.2 GNSS數(shù)據(jù)和其他大地測量數(shù)據(jù)

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)（GNSS）為TCS設(shè)計(jì)制定了計(jì)劃草案。GNSS現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施分散在不同國家的研究基礎(chǔ)設(shè)施和國際數(shù)據(jù)中心。該草案首次全面概述由歐洲50個(gè)研究基礎(chǔ)設(shè)施管理的超過2 000個(gè)GNSS站。美國由非營利的UNAVCO協(xié)調(diào)國際全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。歐盟和美國COOPEUS的合作框架也認(rèn)為，歐洲實(shí)施了一套由UNAVCO建立的Web服務(wù)：無縫大地測量檔案中心（GSAC）。目前在意大利、葡萄牙、希臘、冰島、法國和比利時(shí)也正在實(shí)施。這將促進(jìn)在聯(lián)邦數(shù)據(jù)配置中心統(tǒng)一訪問用戶數(shù)據(jù)。

3 IT在TCS和ICS中的實(shí)施

EPOS地震觀測和國家基礎(chǔ)設(shè)施工作組的參與者都參與歐盟國家資助基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。TCS和ICS的重要目標(biāo)是：①促進(jìn)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)；②用戶最大限度地減少數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制；③復(fù)驗(yàn)工作流程；④方便有效的大規(guī)模數(shù)據(jù)管理；⑤促進(jìn)多學(xué)科的分析；⑥識別大量的數(shù)據(jù)源。

3.1 ICS實(shí)施策略

EPOS目標(biāo)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)是綜合分析多學(xué)科固體地球數(shù)據(jù)。目前EPOS歐洲研究基礎(chǔ)設(shè)施的集成問題需要與現(xiàn)有的和持續(xù)的全球發(fā)展相一致。EPOS的ICS體系結(jié)構(gòu)模型提出了集合基礎(chǔ)設(shè)施的優(yōu)勢是其長期效率。目前不足之處是，要求小社區(qū)參與基礎(chǔ)建設(shè)和設(shè)置。美國EarthCube項(xiàng)目遵循不同用戶驅(qū)動方法，其可能重要的作用是在實(shí)施基礎(chǔ)設(shè)施的長期效率成本方面解決了廣泛的專業(yè)團(tuán)體參與和需求問題。

3.2 EPOS和EarthCube戰(zhàn)略

現(xiàn)有的科學(xué)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)檔案都面臨一個(gè)重大的挑戰(zhàn)，實(shí)施通過所需的最低資源提供持續(xù)服務(wù)的新理念。美國NSF設(shè)立Earth Cube項(xiàng)目來滿足這些目標(biāo)。歐洲也有一些相關(guān)的方法，即ENVRI方法。EPOS項(xiàng)目傾向于“三元數(shù)據(jù)層”結(jié)構(gòu)。雖然最初的設(shè)想是歐盟和美國之間的協(xié)調(diào)工作由歐共體和美國國家科學(xué)基金會（NSF）擔(dān)任，而目前Earth Cube和歐洲的EPOS、COOPEUS、ENVRI ICORDI的進(jìn)度時(shí)間表不是同步的。歐盟和美國正在遵循不同的策略可能會影響某些學(xué)科的全球協(xié)調(diào)和導(dǎo)致全球倡議的暫時(shí)重疊。

4 新的研究基礎(chǔ)設(shè)施

大量的新基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)在相關(guān)的EPOS項(xiàng)目中被提出。

（1）誘發(fā)地震活動。雖然目前地震學(xué)被視為一個(gè)多學(xué)科的地質(zhì)研究問題，但美國和歐洲誘發(fā)地震活動正在成為一個(gè)非常重要的社會－經(jīng)濟(jì)問題。

（2）斷裂帶附近的測站。一個(gè)特定的斷裂帶或火山主要集中在多學(xué)科的研究。最近由歐盟EPOS框架資助3個(gè)測站：土耳其的馬爾馬拉海測站（MARSITE）、冰島的歐洲火山測站（FUTUREVOLC）和意大利的地中?；鹕綔y站（MEDSUV）。

（3）包括海洋的全球地震觀測。歐洲多領(lǐng)域海底觀測（EMSO）與EPOS的地球科學(xué)斷層觀測工作組合作，部分解決了地震和海洋的原地測量。新的全球海洋地震臺網(wǎng)（MERMAIDS）與提出的海底地震儀（OBS）觀測表明，地震與氣象學(xué)、生物學(xué)等其他科學(xué)緊密相關(guān)。

原文題目：A roadmap for Earth Science in Europe：The next generation of Geophysical Research Infrastructures

資料來源：http：∥www.coopeus.eu／wp－content／uploads／2013／10／D5.2－COOPEUS－report－on－ECUS－workshop.pdf

（中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館蘭州分館／中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心 王立偉 編譯）

（編譯者電子信箱，王立偉：wanglw＠llas.ac.cn）

P31；

D；

10.3969／j.issn.0235－4975.2013.12.002

2013－12－02。