李剛

據(jù)統(tǒng)計，地球上每年約發(fā)生500多萬次地震，其中絕大多數(shù)太小或太遠，一般難以察覺，而真正對人類造成嚴重危害的大規(guī)模地震，在人們發(fā)覺時又往往為時已晚。

2016年，英國《自然·通訊》雜志發(fā)表的一項研究稱，科學家首次檢測到一種在地震波到達之前就可觀測到的重力信號，這種信號有望改進地震預(yù)警時間，推動地震和海嘯預(yù)警系統(tǒng)研究取得新進展。

其實，在地震研究領(lǐng)域，科學家們對重力學的研究有著悠久的歷史，但由于其在理論研究方面沒有什么新的突破，便造成了對這一方向的研究越來越偏向小眾化，對于科研人員的吸引力也大大降低了。和大多數(shù)人不同的是，一直以來中國地震局地球物理研究所研究員陳石，就致力于重力學的探索與研究，并將在這一領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新的突破作為自己的心愿，從未有過改變。

與“地球物理”研究結(jié)緣

物理學是一門閃耀著美的光輝的科學，它的美體現(xiàn)在物理學理論的內(nèi)容和形式上，也體現(xiàn)在物理學研究的過程中。從中學開始，陳石就對物理這一學科產(chǎn)生了深厚的興趣。也許是機緣巧合，他被長安大學應(yīng)用地球物理專業(yè)錄取，經(jīng)過4年的深入學習，他發(fā)現(xiàn)：地球物理學作為通過定量的物理方法研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一門綜合性學科，不僅具有很強的實際應(yīng)用價值，且散發(fā)著獨特的魅力。

為繼續(xù)求學，博士期間，陳石來到了北京，在中國科學院研究生院固體地球物理專業(yè)學習期間積蓄了更加豐富的科研經(jīng)驗。2009年博士畢業(yè)后，他選擇到中國地震局地球物理研究所繼續(xù)開展自己的科研之路。在近8年的工作過程中，陳石不斷通過改進和優(yōu)化陸地高精度重力測量技術(shù)，開展地殼介質(zhì)變化產(chǎn)生的時變微重力信號研究，通過對地表監(jiān)測到的重力微變化，來計算和反演地殼內(nèi)部物質(zhì)狀態(tài)特征，進而為探索控制地震孕育發(fā)生全周期的物理機制提供地球物理依據(jù)。

在研究過程中，陳石發(fā)現(xiàn)在地球物理領(lǐng)域很多基礎(chǔ)理論的創(chuàng)新和前沿都集中在國外。為了能夠在研究層面有進一步的提高，并在模型與機理解釋方面進行深入探索，2012年，他申請并獲得了國家留學基金資助，前往美國密蘇里大學地球科學系進行了一年的交流訪問，師承國際著名地球動力學家劉勉教授。一年的學習，讓他對運用不同的地球物理方法來解決動力學問題，有了更加深刻的認識。針對2015年4月25尼泊爾8.1級地震，他利用震前高精度絕對重力測量獲得的時變微重力信號聯(lián)合GNSS觀測結(jié)果，通過構(gòu)建數(shù)值模型對地震前的地殼介質(zhì)變化和區(qū)域特征等參數(shù)進行了反演，并給予了合理的物理解釋，該成果發(fā)表在國際著名地球物理雜志Geophysical Research Letters上。

為了能進一步提高陸地重力觀測的數(shù)據(jù)處理精度，他還曾兩次前往日本統(tǒng)計數(shù)理研究所進行研究交流。通過統(tǒng)計學和誤差分析方法，他與莊建倉博士聯(lián)合基于貝葉斯原理，重新設(shè)計了流動重力數(shù)據(jù)平差方程。經(jīng)過3年多的不懈努力，從算法設(shè)計到程序編寫，最終通過了模擬和實際數(shù)據(jù)測試，證明了該方法可以有效解決相對重力儀的非線性零漂等問題，可以切實提高重力測量平差的精度。這些經(jīng)歷與孜孜不倦的探索，都為他今后的科研工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。

科研成果豐碩

成功往往是量變引起質(zhì)變的過程，而陳石也始終堅信著只要堅持不懈地在這一方向上進行探索，就能創(chuàng)造出理想的科研成果。多年來，他一直選擇圍繞地震問題開展微重力學研究，這個研究方向在國際上并非熱門領(lǐng)域，除了地震局有人開展相關(guān)研究外，幾乎再難找到同行，想要申請到國家級課題更是困難。

2012年，陳石申請并幸運地獲得了國家自然科學基金青年科學基金項目資助，開展了題為“強震之前重力場特征及其震質(zhì)中的估定”的專項研究，并和其課題組成員圍繞該問題展開了一系列的深入探索。

在這一研究中，他們在現(xiàn)如今的科技手段不能準確對地震進行預(yù)報的背景下，圍繞2008年汶川8.0級地震和2013年蘆山7.0級地震為代表的震例，對地震前后重力測量數(shù)據(jù)進行了仔細“解剖”，他們發(fā)現(xiàn)在這些地震發(fā)生之前確實存在一定程度的區(qū)域性重力場微變化現(xiàn)象，從物理機制上，他們繼續(xù)引用并完善了“震質(zhì)中”概念模型，進一步分析這種震前重力變化與地震的關(guān)系。陳石說：“對“震質(zhì)中”的估定是因為在地震之前地殼內(nèi)有會有區(qū)域發(fā)生一定的“物質(zhì)運移”，科學家們在地表對重力變化進行測量后，其重力變化最大的地方就會和質(zhì)量變化最大的地方相對應(yīng)，通過研究兩者之間的關(guān)系就有可能在地震前為判斷發(fā)震地點提供物理依據(jù)?！彼麄兙褪峭ㄟ^這種方法，采用“以場求源、場源結(jié)合”的思路對重力測量數(shù)據(jù)進行深入研究，并優(yōu)選合理的物理機制對這種重力場變化進行解釋。

現(xiàn)如今，中國在重力觀測儀器裝備上已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，而陳石所在的課題組也在國家自然科學基金、國家地震科技支撐計劃、基本科研業(yè)務(wù)費等項目的資助下，裝備了精良的重力儀器，他們現(xiàn)已設(shè)計出了一種新型的“場地微重力綜合觀測系統(tǒng)”，可聚焦?jié)撛诘陌l(fā)震構(gòu)造位置，提取深部場源重力信號，為研究深地殼介質(zhì)變形和可靠地震前兆信息，提供物理觀測支撐。這一切都為陳石及其團隊接來下的研究之路，增添了極大的自信。

克服困難 執(zhí)著向前

科學研究中困難無處不在，而團隊是讓陳石不斷向前的動力。現(xiàn)如今，他所在的由8位成員所組成的重力學方法研究課題組，正是其進行科研工作的中堅力量，團隊成員們對于圍繞地震問題開展微重力相關(guān)科學研究均抱有很大熱忱，與他們一起進行科學研究，陳石倍感踏實。

可持續(xù)性的科學研究，離不開人才的培養(yǎng)，在培養(yǎng)學生方面，陳石一直提倡“興趣是最好的導(dǎo)師”，他堅信：學生只要通過精心培養(yǎng)都能夠得到成長。在如今浮躁的科研環(huán)境下，他時刻提醒學生要明白做科研的意義所在，不要盲目跟隨所謂的熱點，要堅持自己的方向。此外，他還希望學生能夠走到實踐中去，清晰地知道觀測數(shù)據(jù)如何獲取，有哪些不確定性存在，了解當前國內(nèi)外研究的熱點和難點，找準科研方向，不隨波逐流，只有這樣才能讓自己真正地置身到科研世界中去。

現(xiàn)如今，在陳石團隊所做的科研工作中，首要解決的問題是對重力信號進行精確的測量，想要完成這一工作，精密的重力測量儀器是必不可少的。但是，重力測量儀器十分昂貴，測量相對重力的儀器至少要一百多萬元，測量絕對重力的儀器要三四百萬元，且目前中國現(xiàn)有的絕對重力觀測設(shè)備屈指可數(shù)，為了克服這種困難，陳石和其團隊成員一直在通過優(yōu)化的觀測系統(tǒng)，改進數(shù)據(jù)處理方法，最大程度利用課題組已擁有的儀器資源，為獲取更更加精準的高精度重力場變化信號而努力。

事實上，開展地震預(yù)測相關(guān)的科學研究所遇到的困難遠不僅于此，從上世紀90年代就有科學家在Science上發(fā)表文章稱地震是不可預(yù)測的。從而，在國際上也就掀起了地震預(yù)測非常困難的輿論風潮。與日本、美國等的震情不同，中國發(fā)震構(gòu)造復(fù)雜，地震形勢嚴峻，小震巨災(zāi)，防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)艱巨。開展具有診斷性的地震物理前兆探索，刻不容緩。但是，在中國開展與地震預(yù)報相關(guān)的研究課題來源相對較少，項目的前期投入與見效程度長期以來也不能令人滿意，很多人也對此逐漸失去了信心。不可否認的是，在中國地震局幾十年的研究經(jīng)驗中，對于診斷性地震前兆現(xiàn)象的探索也取得了一些有價值的發(fā)現(xiàn)，隨著觀測儀器精度的提高，也使科學家們能夠觀測到更多的現(xiàn)象，對于未來的地震觀測道路，陳石及其團隊成員們?nèi)员Ｓ兄鴺O大的信心。

時光飛逝，從事科學研究多年來，陳石感觸良多。他始終認為做科研是以興趣驅(qū)使的，既然選擇了就不應(yīng)輕言放棄，雖然在這一路上人來人往，但他卻一直在堅持著并將此作為自己的信念與追求，不忘初心?！板浂簧?，金‘石可鏤”，這便是對陳石科研之路的最好詮釋。