資訊內容
/
媒體播報
中國紀檢監察報：與地震波賽跑
發(fā)布時(shí)間： 2022-09-22 點(diǎn)擊數量：2409
秒級預警 分鐘級烈度速報 高分衛星數據支持
近年來(lái)，我國地震預警信息產(chǎn)出速度不斷提升，從約10分鐘的人工速報到1至2分鐘的自動(dòng)速報，再到秒級的地震預警，為抗震救災提供了強大科技助力。（制圖：張寒）
9月19日13時(shí)05分09秒，墨西哥突發(fā)7.7級地震。9月17日夜間以來(lái)，臺灣臺東縣、花蓮縣相繼發(fā)生6.5級、6.9級地震，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。9月5日，四川瀘定縣發(fā)生6.8級地震。近期，地震頻發(fā)，牽動(dòng)人心，也考驗著(zhù)人們的應對能力。
震后6.2秒發(fā)出地震預警信息，震后2分鐘左右發(fā)出速報信息（含震源位置、震級等地震基本參數），震后3分36秒初步產(chǎn)出儀器地震烈度分布圖，震后10分04秒產(chǎn)出正式的鄉鎮儀器烈度分布圖，給出最大烈度9度區的范圍，震后半小時(shí)產(chǎn)出余震序列精定位第一版結果……第一時(shí)間啟動(dòng)地震應急服務(wù)響應，以最快速度產(chǎn)出應急科技產(chǎn)品，瀘定6.8級地震中，相關(guān)部門(mén)快速、高效做好地震應急處置、現場(chǎng)調查和科學(xué)考察工作，給人們留下深刻印象。
震后6.2秒即發(fā)預警，在分鐘尺度上獲取地震動(dòng)強度的詳細分布
“你開(kāi)了手機地震預警功能嗎？”地震預警這種新型減災手段正逐漸被公眾接受。
“震后6.2秒，中國地震預警網(wǎng)就通過(guò)預警專(zhuān)用終端、手機APP、村村響應急廣播、第三方平臺等渠道發(fā)布預警信息，向康定市提前9秒、雅安市提前21秒、成都市提前56秒發(fā)布地震預警信息?！彼拇ǖ卣鹋_研究員蘇金蓉介紹，這是自2018年起連續成功進(jìn)行預警處理和發(fā)布的第84次4級以上地震。
如何才能及時(shí)有效發(fā)出秒級預警？蘇金蓉道出關(guān)鍵：一是高密度的地震觀(guān)測系統，二是低延時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò )系統，三是高效的數據處理系統，四是多渠道的緊急地震信息服務(wù)系統?！斑@四者缺一不可，只有先觀(guān)測捕捉到地震波，及時(shí)傳輸匯集觀(guān)測數據，再通過(guò)優(yōu)化算法快速處理、發(fā)布，才可能發(fā)揮預警應有的效益?！?
“地震預警利用了電磁波比地震波快的原理。電磁波以30萬(wàn)公里/秒的速度傳播，地震破壞性橫波以約3.5公里/秒的速度從震源向外傳播，如果能在震后6秒左右估計地震基本參數、發(fā)出預警，橫波剛傳播約20公里，距離震中100公里的地方就會(huì )有20秒以上的預警時(shí)間?！敝袊卣鹁止こ塘W(xué)研究所研究員、國家地震烈度速報與預警工程執行總工程師馬強解釋。
“不要小看這數秒至數十秒的預警時(shí)間，它可以讓公眾避震、穩定人心，更重要的是能在一些生命線(xiàn)工程、重大設施和重大工程項目建設中避免產(chǎn)生嚴重后果或次生災害?！碧K金蓉舉例，如高鐵、核電站、油氣管網(wǎng)輸送及?；髽I(yè)、醫院手術(shù)室等可采取緊急應急處置措施，減輕損失。
震級和烈度是描述地震的兩個(gè)重要概念，此次瀘定地震的震級為6.8級，最大烈度為9度。馬強介紹，震級描述地震釋放能量的大小，烈度描述不同地點(diǎn)受影響的強弱程度。一次地震只有一個(gè)震級，但是不同區域有不同烈度。
“哪些地方震動(dòng)強？哪些地方破壞大？這些信息對指揮決策非常重要?！瘪R強說(shuō)，以2008年四川汶川8.0級地震為例，震中在映秀鎮，但是破壞最嚴重的地區則是從汶川一直延展到都江堰、彭州，再從安縣延展到北川、平武。
傳統的地震烈度評定建立在震后調查的基礎上，需要派遣大量專(zhuān)業(yè)人員深入震區繪制地震烈度圖。對于強震而言，往往需要數天甚至數十天才能完成，遠不能滿(mǎn)足應急決策的需要。
“如今，有了地震烈度速報，可在分鐘尺度上獲取地震動(dòng)強度的詳細分布，有助于提高烈度評定效率，及時(shí)為人員傷亡、經(jīng)濟損失評估以及應急救援科學(xué)決策等提供支撐?！瘪R強說(shuō)。
幾分鐘至幾小時(shí)內快速反演震源破裂過(guò)程，人工智能快速、精準定位余震
下載處理遠場(chǎng)地震波形數據，進(jìn)行模型參數設置和反演計算，制圖、分析結果……借助科技力量，研究人員還原了瀘定6.8級地震的破裂過(guò)程——
此次地震破裂以走滑運動(dòng)為主，破裂發(fā)生自海螺溝下方深度12.8公里處，同時(shí)往兩側展開(kāi)，約7秒后破裂轉為主要往南東方向發(fā)展，整個(gè)過(guò)程持續約18秒，破裂總長(cháng)度達40公里，最大滑動(dòng)量達1.84米。
汶川8.0級地震后，中國地震局地震預測研究所研究員趙翠萍所在的團隊，一直承擔著(zhù)我國大震應急產(chǎn)出的任務(wù)，包括地震精確定位、震源機制解、破裂過(guò)程等震源參數的快速測定。
“應急工作對震源參數產(chǎn)出的要求是快和準。地震數據獲取快慢、震源機制解產(chǎn)出速度、反演算法是影響破裂過(guò)程快速反演的主要因素?！壁w翠萍告訴記者，瀘定6.8級地震后，他們合作研發(fā)的智能地動(dòng)系統3分鐘內產(chǎn)出了震源機制解，與其他研究者此后發(fā)布結果基本一致。
“斷裂帶上滑動(dòng)量大的位置往往是地表災害嚴重的區域，盡快找出來(lái)可及時(shí)為震后確定救災目標區域提供指導?！壁w翠萍介紹，強震發(fā)生后，團隊最快可在1個(gè)小時(shí)左右快速反演震源破裂過(guò)程。此外，強震破裂擴展方向前端及破裂區域中沒(méi)有滑動(dòng)量的區域，與未來(lái)的強余震發(fā)生有著(zhù)密切聯(lián)系，需要重點(diǎn)關(guān)注。
大地震發(fā)生后，通常伴隨著(zhù)大量余震。截至9月12日8時(shí)，瀘定6.8級地震共記錄到余震2715次，其中3.0級及以上余震16次。在內行人眼里，這些紛繁復雜的地震波里隱藏著(zhù)諸多參考信息。
快速準確測定余震序列位置，對于應急救援具有重要意義。中國地震局地球物理研究所研究員房立華舉例說(shuō)明，比如根據余震和斷層的關(guān)系，判斷地震發(fā)生在哪條斷層上，可以為震后趨勢研判提供依據；根據余震分布的長(cháng)度、寬度，可以估算災區范圍；根據余震和主震的相對位置關(guān)系，可以推測地震的破裂方向，其沿線(xiàn)一些城鎮災情可能更嚴重，等等。
從上世紀70年代起，國內外地震學(xué)家百般嘗試，想攻克密集地震序列自動(dòng)處理這一難題，收效甚微。2021年之前，我國的余震序列分析主要靠人工，費時(shí)費力。汶川8.0級地震時(shí)，中國地震局抽調了中國地震臺網(wǎng)中心、地球所、河北等省地震局的技術(shù)骨干共70多人次赴四川支援余震序列分析，堅守了一個(gè)多月。
“2015年以來(lái)，人工智能在人臉識別、語(yǔ)音識別、無(wú)人駕駛等領(lǐng)域都取得了較好應用。從2017年起，我們就嘗試借助人工智能解決地震數據的智能處理問(wèn)題?！狈苛⑷A說(shuō)，也就是利用地震臺網(wǎng)長(cháng)期積累的海量數據，借助人工智能技術(shù)，讓計算機自動(dòng)學(xué)習地震波形特征，實(shí)時(shí)識別余震，并對其位置進(jìn)行精確測定。
經(jīng)過(guò)不懈努力，2021年實(shí)時(shí)智能地震處理系統研發(fā)成功，并在云南漾濞6.4級地震和青?，敹?.4級地震中投入應用。目前，這一系統已在14個(gè)省級地震局得到推廣應用。與人工處理結果對比顯示，AI系統能更快速自動(dòng)產(chǎn)出余震序列目錄，數量是人工的2倍多，且精度基本一致，下一步將向全國推廣。
全天候全天時(shí)觀(guān)測，10余顆衛星對災區緊急成像，為應急救援評估提供空間信息支持
縱橫山谷中，震中海螺溝景區有多處山體滑坡，掩埋了部分道路，這是高分三號衛星9月5日獲取的遙感影像圖景。檢測到災情后，當地搶險救援力量迅速趕赴現場(chǎng)。
衛星遙感是盡快掌握災害狀況、監測山體滑坡等次生災害的重要技術(shù)手段之一。地震發(fā)生10分鐘后，接應急管理部國家減災中心和四川高分中心應急需求，國家航天局對地觀(guān)測與數據中心第一時(shí)間啟動(dòng)民商衛星應急響應機制，協(xié)調調度高分三號01/02/03星、高分一號D星、高景一號等10余顆衛星對地震災區緊急成像。
當天19時(shí)11分，高分三號衛星成像獲取到震區SAR影像，第一時(shí)間分發(fā)給國家減災中心、中國地震局地震預測研究所、四川高分中心和當地應急部門(mén)，相關(guān)單位迅速展開(kāi)分析，獲悉災區受損情況。
“地震發(fā)生后，我們根據受災地天氣情況綜合研判調度，優(yōu)先安排以高分三號SAR衛星（合成孔徑雷達衛星）為主的成像觀(guān)測，同時(shí)輔以高分辨率光學(xué)衛星成像?！眹液教炀謱Φ赜^(guān)測與數據中心數據應用部副部長(cháng)、研究員姚濤告訴記者。
據介紹，民商衛星分屬不同部門(mén)和單位管理運行，此前各自運行，互不協(xié)同。2021年，國家航天局建立了民商航天指揮控制中心，統籌指揮調度民商航天衛星資源，初步建立了民商航天應急響應機制，從而成體系地支持國家重大應急需求。
“四川當地氣象條件不佳，陰雨云霧天氣多。高分三號SAR衛星不受云雨天氣影響，具有全天候、全天時(shí)的觀(guān)測能力，在洪澇、臺風(fēng)、地震等惡劣天氣條件下可以監測淹沒(méi)面積、受損范圍和道路損毀情況等，是這次馳援災區的‘主力’?！币f(shuō)，高分三號共有13種工作模式，可以針對陸地、海洋等不同觀(guān)測條件和需求選擇相應模式。在此次應用的聚束模式下，它的分辨率可以達到1米。
“高分一號D星等高分辨率光學(xué)遙感衛星提供輔助，它們在分辨率上更具優(yōu)勢，在云層散開(kāi)間隙等也能發(fā)現對災區救援有價(jià)值的信息?！币f(shuō)。
“高分一號D星、高分三號同屬高分辨率對地觀(guān)測系統重大專(zhuān)項。高分衛星觀(guān)測要素最全、響應時(shí)間最快、協(xié)同觀(guān)測能力最優(yōu)，形成了體系化的應急服務(wù)能力?！币e例，高分一號、二號、六號衛星可在房屋損毀、橋梁垮塌、化工園區爆炸等方面發(fā)揮重要作用，高分四號衛星在林火應急中可連續監測火情動(dòng)態(tài)發(fā)展，高分五號衛星可對水源地污染災害進(jìn)行監測，高分七號立體測繪衛星可在尾礦庫垮塌、滑坡泥石流監測中大顯身手。
長(cháng)期堅持、不斷創(chuàng )新，地震應急科技產(chǎn)品經(jīng)歷了從無(wú)到有、由慢到快、由弱到強的跨越式發(fā)展
我國是世界上自然災害最為嚴重的國家之一，災害種類(lèi)多，分布地域廣，發(fā)生頻率高，造成損失重。同時(shí)，我國又是世界上地震災害最嚴重的國家之一。
黨的十八大以來(lái)，以習近平同志為核心的黨中央高度重視防災減災救災工作，全社會(huì )防災減災救災能力建設取得顯著(zhù)進(jìn)展。
黨的十九屆三中全會(huì )確立了我國“大應急”管理體系。2018年4月，新組建的應急管理部掛牌成立，先后整合了原有11個(gè)部門(mén)的13項職責。經(jīng)過(guò)四年多的實(shí)踐檢驗，統一指揮、專(zhuān)常兼備、反應靈敏、上下聯(lián)動(dòng)的中國特色應急管理體系基本形成，新部門(mén)新機制新隊伍的優(yōu)勢逐漸得到彰顯。
防震減災史，也是科技進(jìn)步史。
趙翠萍回憶，汶川8.0級地震時(shí)，我國地震監測剛剛進(jìn)入數字記錄時(shí)代，臺站數量不足，監測能力有限，數據處理大多依賴(lài)人工，科研人員無(wú)法及時(shí)獲取數據。余震序列處理能力跟不上震情研判要求，震源機制解、震源破裂過(guò)程還停留在科學(xué)研究層面，尚未納入震后應急工作發(fā)揮作用。
談及這些年來(lái)的進(jìn)步，蘇金蓉告訴記者，從觀(guān)測臺站的數字，可見(jiàn)一斑。2008年汶川8.0級地震時(shí)，四川共有臺站52個(gè)；2013年蘆山7.0級地震、2017年九寨溝7.0級地震時(shí)，這個(gè)數字分別增長(cháng)為234、402個(gè)；到了2021年，四川預警系統共有臺站2246個(gè)，增加了40多倍。
不僅如此，監測能力、產(chǎn)出速度也有了很大提升。2008年，四川地震臺只能對3.5級以上地震作出處置，如今全省平均1.6級就可以處置，瀘定6.8級地震的余震甚至能監測到1級以下地震。2008年汶川8.0級地震時(shí)，最快處理出地震參數需要13分鐘，2013年蘆山7.0級地震55秒產(chǎn)出自動(dòng)速報結果，2021年瀘縣6.0級地震，震后4.8秒就已對外發(fā)布地震預警信息。
“科研要急國家之所急，還要先走一步?！敝袊茖W(xué)院院士、中國科學(xué)院地球物理研究所首任所長(cháng)趙九章這句話(huà)給房立華留下深刻印象。在房立華看來(lái)，地震科技創(chuàng )新必須始終面向國家需求、面向國際前沿開(kāi)展研究?！笆嗄陙?lái)，我們的地震應急科技產(chǎn)品，比如地震破裂過(guò)程圖、震源機制圖、地震動(dòng)參數圖、儀器地震烈度圖和余震序列精定位圖等系列產(chǎn)品，經(jīng)歷了從無(wú)到有、由慢到快、由弱到強，由人工到自動(dòng)再到智能化的跨越式發(fā)展，應急科技產(chǎn)品不斷豐富，產(chǎn)出速度和準確度不斷提升。這都是長(cháng)期堅持、不斷創(chuàng )新的結果?！?
“經(jīng)過(guò)十多年發(fā)展，我國在高分衛星應用方面徹底扭轉了長(cháng)期依賴(lài)國外遙感數據的局面，衛星數據自給率達90%以上?！币Q(chēng)，高分專(zhuān)項實(shí)施之前，中國的衛星數量還相對少。2008年汶川地震發(fā)生時(shí)，我們還需依靠國際上提供衛星數據支持。如今，高分一號、二號、三號和四號衛星相繼加入“空間與重大災害國際憲章”，已有效響應全球36個(gè)國家和地區的上百起重大災害。
https://jjjcb.ccdi.gov.cn/epaper/index.html?guid=1572629579384750081
