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(yīng)急快速應(yīng)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(yù)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(xué)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(yù)警技術(shù)的研發(fā)，日本建立起全國性的地震預(yù)警系統(tǒng)，起到很好的減災(zāi)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)運而生。

黃劍濤說，地震學(xué)（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(wù)。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(yù)警系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。地震預(yù)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(yīng)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(fù)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(chǔ)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(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，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(shè)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。