文/葉青 通訊員/朱映雪 韋瀟君 圖由廣東省地震局提供

省地震局攻克關(guān)鍵技術(shù)解決地震速報重大難題

文/葉青 通訊員/朱映雪 韋瀟君 圖由廣東省地震局提供

地震速報是地震臺網(wǎng)的核心功能。能否在震后又快又準地發(fā)布震中位置、震級大小等地震參數(shù)，關(guān)系到政府和社會地震應急快速應對和決策，事關(guān)社會穩(wěn)定和正常生產(chǎn)生活，意義非凡。

然而，地震速報卻是一道國際性難題，世界同行一直都在為此研究著。廣東省地震局自主研發(fā)的“數(shù)字地震臺網(wǎng)信息實時自動處理系統(tǒng)”（以下簡稱“JOPENS系統(tǒng)”）攻克了地震速報“快”與“準”的重大技術(shù)難題，實現(xiàn)我省范圍內(nèi)1分鐘內(nèi)測出震級并速報，國內(nèi)平均為2—3分鐘；且可實時接收世界各地地震臺網(wǎng)記錄的地震波形圖并自動分析計算，該技術(shù)的延伸發(fā)展，可對地震作進一步預警，避免人員、財物受到更大的傷害。該項目榮獲2015年度廣東省科技進步獎一等獎。

地震速報可減少損失

地震速報要快，要準。國際上每一次大地震事件發(fā)生，所有同行都在比賽誰能又快又準速報出地震信息。

“地震速報實際上是一場國際科學競賽，全世界都在研究。但其技術(shù)難度很大，因為震源的位置、構(gòu)造等不一樣，地球內(nèi)部看不見、摸不著，要對它進行測定談何容易?！?廣東省地震局局長黃劍濤說。

地震速報的意義在于將采集到的信息發(fā)布給地震波還沒到達的重點目標，以便采取緊急措施，有效減少損失。以新豐江水庫為例，其周圍有將近20個監(jiān)測臺，一旦發(fā)生地震可在5到10秒內(nèi)測定參數(shù)。對于運行中的高鐵、生產(chǎn)中的核電站或者危險品工廠，其意義更加重大。發(fā)達國家非常重視地震預警技術(shù)的研發(fā)，日本建立起全國性的地震預警系統(tǒng)，起到很好的減災效果。

工作人員通過“JOPENS系統(tǒng)”觀察參數(shù)

速報時間縮短近半個小時

地震速報很大程度上依賴于臺網(wǎng)布局是否合理，地震信號的檢測、識別及數(shù)據(jù)處理技術(shù)是否快速、有效。

近些年來，我國臺站數(shù)量從200 余個發(fā)展到2000 多個，覆蓋大陸及周邊海域。這帶來了一系列技術(shù)問題：需要傳輸和處理的數(shù)據(jù)量越來越大；分立式的地震臺網(wǎng)處理模式導致每個區(qū)域和流動地震臺網(wǎng)的監(jiān)控區(qū)域受到限制，臺網(wǎng)邊界區(qū)域的地震監(jiān)控能力差；特別是地震數(shù)據(jù)處理依賴人機交互分析，國內(nèi)地震要在震后15－30分鐘內(nèi)才能完成速報，對國外遠震的速報甚至要1 小時后，不能適應信息化時代和經(jīng)濟社會快速發(fā)展的需要，我國迫切需要自主研發(fā)一套適用于大區(qū)域尺度、海量臺站數(shù)據(jù)處理的地震速報系統(tǒng)，大幅度提高地震臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理和處理的自動化程度。于是，由廣東地震局研發(fā)的JOPENS系統(tǒng)應運而生。

黃劍濤說，地震學（地震觀測）是研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造的唯一手段，每一個地震猶如是地球內(nèi)部的一盞閃光燈，對地震波分析計算相當于給大尺度的地球“成像”，難度極大。2000年，廣東地震局開始此項目，自此開始了持續(xù)15年的研發(fā)。2007年，該系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)推廣使用。2009年，省地震局承擔國家地震速報自動速報任務。同時JOPENS系統(tǒng)裝備在多個省級臺網(wǎng)和國家援外臺網(wǎng)實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)實時交換、地震自動速報等多項功能。

在地震速報這場國際競賽中，廣東地震局研發(fā)的JOPENS系統(tǒng)攻克了地震速報“快”與“準”的重大技術(shù)難題，略勝一籌。2008年汶川地震，廣東省地震局3分鐘定出震中、震級8.0和范圍，比美、日快。2011年，日本發(fā)生9.0級大地震，廣東省地震局局震后4.1分鐘測出9.0震級，日本和美國均經(jīng)過兩次震級修訂，耗時10多分鐘才確定為9.0級。

黃劍濤介紹，利用JOPENS系統(tǒng)，目前我省范圍內(nèi)可實現(xiàn)1分鐘內(nèi)測定地震參數(shù)并速報，國內(nèi)平均為2—3分鐘，周邊國家在5分鐘內(nèi)實現(xiàn)。地震速報時間比過去快了快了近半個小時，更有助于穩(wěn)定社會，減少停工停產(chǎn)，減少和避免地震謠言的產(chǎn)生。

地震趨勢判斷可避免更大傷害

除了快準，JOPENS系統(tǒng)的運用也為地震預警系統(tǒng)打下基礎。地震預警是指在強地震波到達之前，利用地震波與電磁波的速度差及到達的時間差發(fā)出警報，日本、美國、墨西哥等國已有研發(fā)并陸續(xù)投入使用。

黃劍濤講到了臺灣1999年7.6級地震。首震過后，當時阿里山一大型酒店老板按應急指南指揮大家留在空曠地方不要返回酒店房間，一個多小時后，又發(fā)生了6.8級地震，大家眼睜睜看著樓房倒塌，但無人傷亡。他說：“可見，震后趨勢判斷十分重要?！?/p>

JOPENS系統(tǒng)可兼容最多類型的地震儀器，面對復雜的地震波，只用一個軟件就可自動分析，實現(xiàn)高度集成的人機交互。例如汶川地震后，很短時間內(nèi)上萬個余震接連不斷的發(fā)生，借助該系統(tǒng)可實現(xiàn)對地震波準實時的分析，這對后續(xù)地震趨勢的分析判斷作用很大。

該系統(tǒng)中的按需組網(wǎng)能力，可以將流動地震臺與震區(qū)及周邊的國家、省、市縣地震臺迅速組網(wǎng)，實時將觀測數(shù)據(jù)傳回后方地震臺網(wǎng)中心，為余震趨勢判斷提供依據(jù)，也為進一步研究震源特征、探索地震的發(fā)生和發(fā)展過程積累基礎資料。

此外，該系統(tǒng)不僅能匯聚全國幾千個地震臺站的海量實時波形數(shù)據(jù)，還可以匯聚全球共享地震臺站和中國境外地震臺，具有處理全球地震的能力。下一步，國家有望在大首都圈、粵閩交界、川滇甘和新疆西北部四個片區(qū)進行地震預警系統(tǒng)的建設，而這一切，離不開對地震又快又準的測定。

鏈接：JOPENS系統(tǒng)的三大技術(shù)創(chuàng)新

第一，在國內(nèi)率先實現(xiàn)地震自動速報，攻克了地震參數(shù)測定“快”且“準”的關(guān)鍵技術(shù)難題。在汶川、玉樹、蘆山、魯?shù)?、尼泊爾、日本等大地震發(fā)生后，能在幾十秒到幾分鐘內(nèi)準確地測定地震參數(shù)。

第二，實現(xiàn)地震觀測數(shù)據(jù)實時共享，可組建大規(guī)模地震臺網(wǎng)。系統(tǒng)制訂了地震數(shù)據(jù)傳輸和共享協(xié)議，地震臺網(wǎng)之間可以靈活共享觀測數(shù)據(jù)；有豐富的數(shù)據(jù)接口，可以讀取目前世界上主流廠家的地震觀測設備的數(shù)據(jù)。

第三，國內(nèi)首創(chuàng)地震臺網(wǎng)集成處理技術(shù)。系統(tǒng)實現(xiàn)了自動處理、人機交互處理、信息發(fā)布一體化，通過技術(shù)手段協(xié)同多臺網(wǎng)的地震分析編目，統(tǒng)一我國地震臺網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)產(chǎn)出。