“震源”一詞在地震學(xué)中指包含了地震孕育、發(fā)展和結(jié)束全過程的一個(gè)空間區(qū)域。如果地震前兆信號可以被監(jiān)測到,它大概率來源于震源區(qū)及其周圍巖石物理狀態(tài)的變化。因此,地震預(yù)報(bào)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于人類對震源區(qū)物理過程的理解深度。盡管目前地震預(yù)報(bào)尚無法實(shí)現(xiàn),但人們?nèi)钥梢栽诘卣痤A(yù)警上做出積極努力?!熬拖褚粡埣埍凰毫?,過程雖短,但其內(nèi)在的物理機(jī)制決定了紙縫最終的撕裂長度。地震亦是如此,研究其物理過程有助于我們預(yù)估其最大可能震級和地震破壞力?!蔽梯x輝說。
翁輝輝是南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院研究員,從事震源物理的理論和數(shù)值模擬研究。以貢獻(xiàn)經(jīng)典之作為研究目標(biāo),在海內(nèi)外的求學(xué)求知求實(shí)中,積蓄奔赴山海的信心和底氣,翁輝輝在《自然·地球科學(xué)》(Nature Geoscience)、《自然·通訊》(Nature Communications)等國內(nèi)外重要刊物發(fā)表多篇高水平學(xué)術(shù)論文?!罢鹪次锢硌芯康慕K極目標(biāo)是服務(wù)于地震預(yù)測、防震減災(zāi)。雖前路曲折,但不斷向前推進(jìn),相信人類終將能探尋地下的秘密?!睂Φ卣痤A(yù)測的未來,翁輝輝始終懷抱美好憧憬。
突破傳統(tǒng)框架
翁輝輝本科畢業(yè)于華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)專業(yè),后進(jìn)入中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球物理學(xué)專業(yè)深造,師從黃金水教授。因機(jī)緣與香港中文大學(xué)楊宏峰教授結(jié)識,博士畢業(yè)后前往該校從事博士后研究,其間獲得原美國加州理工學(xué)院教授讓·保羅·安普埃羅(Jean-Paul Ampuero)的工作邀請,隨其工作變動,翁輝輝在法國GeoAzur實(shí)驗(yàn)室做了4年的博士后研究。
“在中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、香港中文大學(xué)與法國GeoAzur實(shí)驗(yàn)室,同事之間交流非常頻繁,尤其是法國每天上午10點(diǎn)的‘咖啡時(shí)間’,給我留下了深刻的印象。大家一邊喝咖啡,一邊聊最近的趣事和最新的科技新聞。有一次我需要回答一個(gè)文章審稿意見,大家的討論也讓我對這個(gè)問題的回復(fù)更加完善?!蔽梯x輝說。
翁輝輝完成的一項(xiàng)引以為豪的工作,正是開始并完善于與讓·保羅·安普埃羅交流的過程中,文章于2019年發(fā)表于專業(yè)性期刊《地球物理研究》(JGR)。翁輝輝介紹,地震的發(fā)生源于地球板塊接觸面的相對摩擦滑動。摩擦滑動并不是瞬時(shí)發(fā)生的,而是從接觸面上的一個(gè)點(diǎn)開始向外逐漸擴(kuò)張至整個(gè)斷層面,其擴(kuò)張速度稱為地震破裂速度。這項(xiàng)工作以將近30頁的篇幅系統(tǒng)性地介紹了控制地震破裂速度的三維破裂理論,并提出一個(gè)全新的三維破裂運(yùn)動方程,可用以預(yù)測未來的最大地震震級及指導(dǎo)具體的防災(zāi)減災(zāi)工作。
翁輝輝坦言,完成這項(xiàng)工作花了很長時(shí)間,此間,與讓·保羅·安普埃羅的互動讓探索不斷深入,正是在不斷打磨過程中,工作更趨于完善?!巴瓿蛇^程現(xiàn)在想來我仍覺得很有意思,起初并沒有打算寫一篇那么長的文章,初稿雖早已寫好,但讓·保羅·安普埃羅教授提出了許多有趣且有意義的問題。為解答這些問題,我又做了大量工作,并將其補(bǔ)充到文章中。后續(xù)的文章修改中,他又問了新的問題,如此循環(huán)往復(fù),文章也隨之變得越來越長。這對于我是一個(gè)獨(dú)特的經(jīng)歷?!蔽梯x輝笑著說,“盡管篇幅較長,這篇文章旨在通過系統(tǒng)性的研究,為相關(guān)領(lǐng)域提供更持久的影響力。”
聚焦前沿動態(tài)
南京大學(xué)“嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)、勤奮、創(chuàng)新”的學(xué)風(fēng),根植于一個(gè)多世紀(jì)辦學(xué)歷程中形成的優(yōu)良傳統(tǒng),如今又煥發(fā)出具有新鮮活力的時(shí)代精神風(fēng)貌。入職南京大學(xué),寬松自由的學(xué)術(shù)氛圍,學(xué)校、學(xué)院提供的各類資源支持,讓翁輝輝可以探索自己感興趣的課題。
專注于震源物理的研究,翁輝輝希望通過加強(qiáng)多學(xué)科的合作來提升效率、優(yōu)化資源分配、實(shí)現(xiàn)知識共享、促進(jìn)跨領(lǐng)域研究、推動震源物理領(lǐng)域的突破性進(jìn)展,因此他始終保持開放的心態(tài),積極尋找志趣相投的同行者,協(xié)同攻關(guān)、共克難題。
與校外的刁法啟教授合作,借力高性能計(jì)算機(jī),結(jié)合現(xiàn)有大地測量觀測手段和已發(fā)展的理論,評估斷裂帶未來可能產(chǎn)生的最大震級,是翁輝輝最近開展的課題之一。他介紹:“在這項(xiàng)研究中我們雖然不能預(yù)測地震何時(shí)發(fā)生,但是,通過將理論與實(shí)際觀測相結(jié)合,可以預(yù)估地震發(fā)生時(shí)可能產(chǎn)生的破壞力,進(jìn)行最大震級風(fēng)險(xiǎn)評估,為防震減災(zāi)做準(zhǔn)備?!?/p>
另外一項(xiàng)工作,翁輝輝正與課題組的趙德政博士一起推進(jìn)中。利用遙感衛(wèi)星獲取的光學(xué)圖像及地震學(xué)數(shù)據(jù),他們聚焦在2021年西藏瑪多地震發(fā)生前后斷層區(qū)地表變形情況。通過對比2019年美國的(Ridgecrest)地震,他們發(fā)現(xiàn)在相近震級下,瑪多地震斷層帶破裂的寬度更寬?!袄硐肽P椭?,斷層被視為一個(gè)界面,而實(shí)際上,斷層在摩擦滑動過程中會導(dǎo)致周圍巖石發(fā)生破裂,形成一個(gè)斷層區(qū)。這個(gè)過程類似于摩擦損耗的原理:如果用砂紙摩擦一個(gè)表面,摩擦多次后,表面會積聚一層粉末;如果繼續(xù)摩擦,粉末會越來越厚,最終形成一個(gè)區(qū)層?!蔽梯x輝介紹。結(jié)合真實(shí)觀測數(shù)據(jù),通過理論與數(shù)值模擬,他們揭示了產(chǎn)生不同斷層區(qū)寬度的物理機(jī)制。翁輝輝透露,目前此項(xiàng)工作已接近尾聲,文章正在打磨中?!熬媲缶?,翁輝輝希望自己的每項(xiàng)工作都能做到如此。
矢志耕耘譜新篇
回國兩年,翁輝輝的課題組尚在組建,他期待有更多熱愛科研、對科學(xué)有好奇心的成員充實(shí)到團(tuán)隊(duì)中來。
結(jié)合自身經(jīng)歷,翁輝輝認(rèn)為,熱愛和好奇心是推動科研創(chuàng)新的原動力。“在求學(xué)期間,導(dǎo)師通常會提供一個(gè)方案讓我去做,但當(dāng)發(fā)現(xiàn)這一方案行不通時(shí),我會主動思考另外的替代方案。正因?yàn)槲覍栴}本身充滿好奇,渴望找到答案,這才激發(fā)了我強(qiáng)烈的驅(qū)動力。如果只是機(jī)械地執(zhí)行導(dǎo)師安排的科研任務(wù),不僅效率會低下,也缺乏必要的探索精神。”翁輝輝說。
翁輝輝愿意看到團(tuán)隊(duì)成員間有更多的交流和溝通?!敖涣鞅绕鹨粋€(gè)人鉆牛角尖,可以更高效地解決問題?!彼鹬貙W(xué)生的想法,支持他們做感興趣的課題。他鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行獨(dú)立思考、敢于質(zhì)疑、敢于試錯(cuò)?!叭绻覀兊目茖W(xué)研究未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo),這只意味著我們的學(xué)術(shù)判斷可能不完全正確,然而這也正是改進(jìn)學(xué)術(shù)判斷和提升學(xué)術(shù)能力的寶貴機(jī)會。即使失敗,也僅僅說明這條路行不通,它同樣是科學(xué)探索中的一種貢獻(xiàn),是在尋找正確道路過程中一次有價(jià)值的嘗試。”翁輝輝說。
翁輝輝坦言,在地震研究領(lǐng)域,盡管已逐步取得了一些進(jìn)展,但仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。地震背后的復(fù)雜物理機(jī)制尚未完全明晰,成為制約研究深入的一大障礙。面對現(xiàn)狀,翁輝輝深知,在未來的科研工作中,提升觀測質(zhì)量和繼續(xù)推動理論發(fā)展,將是他和團(tuán)隊(duì)努力的方向。目前,翁輝輝團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)研究重點(diǎn)是地震的觸發(fā)機(jī)制:地震究竟是如何開始的。這一直是地震學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
“回顧過去,由于設(shè)備匱乏,許多地震未能被詳細(xì)記錄,導(dǎo)致我們錯(cuò)失了大量寶貴的信息。而今,隨著先進(jìn)觀測設(shè)備的日益增多,我們有望在未來地震發(fā)生時(shí)收集到更為豐富的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅能夠驗(yàn)證現(xiàn)有的地震理論,還將幫助我們更全面地理解地震的震級規(guī)律、觸發(fā)條件等核心問題。”翁輝輝說,“通過提升觀測精度、開展數(shù)值模擬研究及拓寬觀測領(lǐng)域,我們有望在未來更深入地揭示地震的奧秘,為地震預(yù)測和防災(zāi)減災(zāi)提供更為堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)。”翁輝輝堅(jiān)信,每一分堅(jiān)持與努力,都會有所收獲。