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  地震地磁观测与研究  2020, Vol. 41 Issue (5): 226-229  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.05.029
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引用本文  

刘杰, 侯建民. 我国地震监测应急服务产品现状[J]. 地震地磁观测与研究, 2020, 41(5): 226-229. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.05.029.
LIU Jie, HOU Jianmin. Introduction to the emergency service products of seismic monitoring network in China[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2020, 41(5): 226-229. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2020.05.029.

基金项目

国家重点研发计划(项目编号:2018YFC1504006)

作者简介

刘杰, 男, 博士, 研究员, 主要从事地震监测预报研究工作。E-mail:liujie@seis.ac.cn

文章历史

本文收到日期:2020-10-08
我国地震监测应急服务产品现状
刘杰 , 侯建民     
中国北京 100045 中国地震台网中心
Introduction to the emergency service products of seismic monitoring network in China
LIU Jie , HOU Jianmin     
China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China

地震发生后,快速测定地震的时、空、强三要素是中国地震局的核心业务。依托在我国大陆各省布设的上千个数字化地震台站,我国已实现对绝大部分地区1—3 min的计算机自动速报和20 min左右的人工速报。近期开展建设的国家地震烈度速报和预警项目,将在我国大陆布设数千个速度计台站和上万个加速度计台站,实现我国重点地区的秒级地震预警和分钟级的地震烈度速报。

除地震速报外,有关地震及其余震活动的特征也是地震工作者研究的重点,研究成果较多。每次大震发生后,全世界的地学杂志争相发表相关研究成果,如汶川地震专集、芦山地震专集等。这些研究也是地震应急救援、震后趋势预测和公众比较关心的热点问题,但由于资料处理过程较慢,以往在应急期间除提供周边历史地震活动和地震灾害情况外,大量研究成果基本上无法应用。2000年以后,随着我国数字地震台网建设完成,全国数字地震台站观测数据的实时汇集成为可能,相关研究方法自动化处理日趋成熟,中国地震局近十几年组织中国地震台网中心和相关研究所研发了一批地震应急服务专业化产品,并逐步在省地震局推广使用。同时,依托地震速报结果开发了一些公共服务产品。

(1)历史地震统计。建立系统的活动构造、历史地震、地震灾害损失、现代小震目录、地震序列目录等数据库,并与地震速报结果对接,实现分钟级历史地震活动和灾害的查询、地震灾害预评估和震后趋势预测意见的自动产出,成为应急管理部、地震局进行应急救援决策的首批基础服务产品。

(2)主震和余震的精定位。地震的震源深度对灾害评估影响较大,一般情况下,深度增加5 km,地震的震中烈度会降低一度。目前,地震速报采用台站的直达波到时进行地震定位,在深度上误差较大。为解决这个问题,震后需要利用其他震相和波形资料对主震的震源深度进行重新计算(房明山等,1995韩立波等,2012郑勇等,2017),并作为一个服务产品。余震的时空分布可确定灾害分布的长轴方向,对震后趋势判断起着重要作用。例如,2014年接连发生的云南鲁甸6.5级地震和云南景谷6.6级地震,虽然震级相差不大,但由于震源深度差异,造成二者灾害损失差别较大,而由余震分布得到的余震区长轴方向与基于历史构造得到的长轴方向明显不一致,造成这2个地震的灾害预评估结果与后来的评估结果差异也较大(徐锡伟等,2014)。基于上述原因,主震发生后,除参考了3级以上余震速报给出的位置外,近些年研发了余震震相的计算机自动识别技术,实现对较小余震目录的自动产出,并且基于双差定位方法这种相对定位技术(Waldhauser et al,2000Zhang et al,2003黄嫒等,2008房立华等,2013),研发了自动余震精定位,可更加精确地得到余震分布的空间差异和随时间的变化特征,为地震应急和震后趋势预测服务。

(3)地震震源机制和破裂过程。震源机制描述地震的破裂方式,分逆冲、走滑、正断不同类型,对地震灾害评估和震后趋势预测有重要的应用价值。国际上发展了多种利用不同震相的波形数据反演地震震源机制解的方法,通过十几年来在大量地震上的应用,已成为较成熟的方法(Zhu et al,1996, 2003)。近些年通过自动化程序改造,震源机制反演时间由过去的2小时缩短到十几分钟,成为应急期间的一个常规任务。同时,实现了对较大余震的自动反演,为应急期间了解地震发生的机理和强余震预测提供了一种新的分析方法(郑勇等,2009)。对于大地震,地震沿断层破裂的尺度长达数十至数百,甚至上千千米。不同位置的破裂位移差异直接导致不同地区灾害程度的差异,例如,汶川地震破坏最重的汶川、北川就是破裂位移最大的2个地区(王卫民等,2008张勇等,2008)。因此,震后快速反演大地震的破裂过程对应急救援工作具有重要的意义,以往破裂过程的反演使用的是全球远场台站的观测资料,获取时间较长,一般在震后12—24小时才能给出破裂位移分布,无法满足应急需要。为解决这个问题,国际上研发了一些基于近场强震动和GNSS观测数据的破裂过程反演方法(郑绪君等, 2017, 2018)。这些方法在国内已实现半自动化处理,未来随着国家地震烈度速报和预警项目的完成,将获得大量近场观测数据,为实现地震破裂过程自动化处理提供基础。此外,联合分析地震破裂位移分布与余震精定位的结果,对强余震发生地点的判定具有重要价值。

(4)烈度速报。地震烈度是描述地震对地面造成的破坏程度,一个地震只有一个震级,而随着震中距增加,地震在不同地区的烈度分布呈现逐渐衰减的特征。最初,依据地震的震级大小和震源深度,可对震中烈度进行估计,在此基础上,根据断裂分布确定破裂长轴方向,采用经验烈度衰减关系,计算地震烈度的分布,也称为地震动强度预测图(Shakemap图)。这是地震灾害预评估的基础,也是政府和公众比较需要的服务产品。近些年随着加速度计台站和烈度计台站的大规模建设,未来几年可以实时获取地震在不同地区的烈度真实记录,实现烈度速报,同时,利用实际观测数据对上述理论计算得出的烈度分布进行修正,得到精确的烈度分布,用于地震应急救援和地震灾害评估。

(5)震源参数和应力分布。除震级、震源机制外,描述地震还有地震矩、应力降、破裂半径等震源参数,这些参数可间接反映地震发生时震源周围应力的大小(Brune,1970Moya et al,2000)。利用得到的主震震源机制和破裂位移分布,可以计算主震发生后震源周围不同断层上的库仑应力变化,即得到地震发生后应力增加或减少的断层分布(单斌,2009石耀霖等,2010)。上述参数已实现自动化处理,对判定强余震的发生地点有一定指示意义。

(6)公共服务产品。最初的公共服务产品是,将地震速报信息通过网站、微博、微信、手机应用程序发布,并将发生的地震直观显示在地图上。此后,为丰富地震速报信息,为新闻媒体和社会公众提供及时、权威的地震信息公共服务,研发了地震信息播报机器人系统。该系统是一套全自动运行的软件系统,能在震后数秒内自动产出与当前地震相关的数百个文字及几十张图片,涵盖5大类26项地震信息的公共服务产品,具体包括:地震基本信息、地震背景信息、地震周边信息、历史地震信息和地震统计信息等。在产品设计时还充分利用了新媒体、大数据和云计算等技术,比如,震中周边热力人口分布图,第一次把移动大数据和地震应急结合,全自动产出不同大小尺度的周边人口分布,有力支撑了地震应急工作。机器人系统具有3大创新点,即基础数据来自移动互联网,系统在云计算平台上运行,并通过互联网直接服务于亿万用户。

(7)公共服务平台。地震发生后,最新消息会自动触发地震信息播报机器人系统,通过不同方式向下游服务渠道推送,即产品自动推送至各类用户。目前主要用户有企业微信、地震新媒体平台、新闻媒体平台、互联网平台及行业服务平台等。具体服务如下:①通过企业微信,地震信息播报机器人为全国地震系统、应急系统和消防系统共计3万余人提供实时地震信息服务,内容拓展为现场灾情、余震统计等;②通过中国地震台网速报微博、速报微信公众号、地震客户端及云平台网站面向社会公众服务。目前,中国地震台网速报微博粉丝已逾千万,并连续多年被评为全国十大政务机构微博,地震微信公众号累计粉丝超过90万,地震速报客户端用户超过100万,基于云网站建设的网站年度访问量连续多年超过1亿;③与各大新闻媒体客户端和各大互联网平台打通接口,拓宽地震信息公共服务覆盖范围。新闻客户端包括新华社客户端、央视新闻客户端、腾讯新闻、今日头条、凤凰新闻等,大型互联网平台包括百度、百度地图、高德地图、墨迹天气、58同城等。借助这些客户端和互联网平台,重大突发地震消息可以1 min内覆盖数亿网友,大幅度提升了地震信息的公共服务能力。

综上所述,经过十几年持续不断的开发和多次大地震的实践,目前基本上将以往与地震应急相关的大部分科学研究成果转化为地震监测应急服务产品,并在公共服务上取得一些创新和成效。但仍存在如下问题:①快与准。有些产品,如震源机制和破裂过程,由于台网分布和计算方法的限制,产出过快时结果并不准确,一方面需要对产品的结果随着数据增加进行持续更新,另一方面需采用不同方法反演同一产品进行分析对比;②专业产品的科普化。目前,对于一些专业产品,除专业人员外大部分人不容易理解,而公共服务产品基本上围绕地震速报结果开发,影响了专业产品的应用效果,需要进行科普化,更好地为抗震救灾和地震宣传服务;③地球物理服务产品开发不足,目前除开发利用GNNS观测数据显示地震周围断层的运动方式和大小外,如何将地震系统中重力、形变、地磁、地电、地下流体的观测结果以及空间对地多种物理量的观测结果开发为应急产品,在地震应急和震后趋势研判中予以应用,是未来急需开展的一项工作。

2014年8月,北京,刘杰副主任开展云南鲁甸6.5级地震应急指挥工作
2018年10月,刘杰副主任向国防大学高级学员班介绍我国的地震应急救援工作
参考文献
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