8月23日,位于四川省乐山市市中区青平镇的跨圈层扰动监测站内,中国地质大学(武汉)教授陈界宏与博士生毛志强正在检查监测站运行情况,这个站点被称为“超级观测站”,有望在地震预测技术上取得关键性的突破。

全球首创三圈层预测地震 乐山“超级观测站”突破地震预测关键技术

据了解,“跨圈层扰动监测站”是由中国地质大学(武汉)联合武汉大学、浙江大学、合肥工业大学、南方科技大学、乐山师范学院、中国地震局地震预测研究所、四川省地震局等10余家单位,共同建成的中国首个“跨圈层扰动监测(MVP-LAI; Monitoring of Vibrations and Perturbations in Lithosphere, Atmosphere and Ionosphere)系统”,该系统实现了岩石圈、大气圈、电离层“天地间”三个圈层同时监测,也被地球物理学权威称为“超级观测站”。


选址乐山


垂直落差大,有利于“垂向”观测


如果不是有人带路,可能很少有人找到这里。因为即便是当地人,也有很多人并不知晓这里建了座“全球首个”观测系统。8月23日下午,红星新闻记者沿着弯弯曲曲的乡间村道,在乐山市市中区青平镇高堰村境内的山岭之间找到这个观测系统所在地。


整个观测站由绿色铁栅栏围起,长宽约20米,正门口挂着“跨圈层扰动垂向观测系统”的牌匾,共建单位有中国地质大学(武汉)、武汉大学、南方科技大学、合肥工业大学、浙江大学、乐山师范学院、中国地震局地震预测研究所、四川省地震局等十余家。

全球首创三圈层预测地震 乐山“超级观测站”突破地震预测关键技术

红星新闻记者看到,观测站的中间是一个正方形的白色巨型设备,而四周分别设置了4个圆柱体炮筒状设备,三个角落则各有一座棕色小木屋,门口有一个摄像头不时转动捕捉现场画面,充满了神秘感。


这个观测站为何选址乐山?中国地质大学(武汉)陈界宏教授告诉红星新闻,从地理位置上来看,乐山东连四川盆地,西接青藏高原,南邻云贵高原,北望龙门山断裂带,垂直高度差达3000多米,更加有利于“垂向”观测。


此次选址的主要负责人——乐山师范学院电材学院副教授、省高校重点实验室主任青海银博士介绍说:“首先是考虑电磁干扰,离城市太近,各种干扰太强,但位置太偏远的话又要考虑无人值守和后期维护问题。”


青海银博士作为东道主建设单位负责人,带领团队几乎走遍了乐山周边的几个区县,四处踏勘选择,花了三四个月时间最终选定了青平镇高堰村境内的这块地。2020年3月底开始动工建设,10月底场地建设完成,11月初设备陆续进场调试;2021年5月所有设备调试完成,目前进入联合试运行阶段。


十余种设备


可监测地下5米和天上35万米


这个观测站地盘不大,却安装有12种监测设备。据青海银博士介绍,中间是一台“边界层风廓线雷达”,可实时监测其垂直向上100米至4000米的大气三维风场,这是目前观测大气波动的重要设备。4个圆柱体炮筒状的是声呐探测系统设备,主要针对1000米范围内的温度进行观测。

全球首创三圈层预测地震 乐山“超级观测站”突破地震预测关键技术

此外,3间小木屋里也大有“玄机”。进门左手边的1号木屋里存放着地震仪,屋顶上的全天空成像仪每小时都会拍摄一张实时照片上传至网端。2号小木屋里的3口井深度分别为1米、3米、5米,存放着气压计、温度计和水位计等,屋顶则放置了雨量计和同步定位的GPS。3号小木屋则存放着另一台地震仪,同时监测相关波动。


在现场,还有一个特别的科研GPS仪器,并不是用来定位导航,而是测量从100公里到350公里电离层的TEC。


此外,还有两台设备放置在乐山师范学院校区内,即“流星雷达”和“电离层相干散射雷达”,都属于主动发射信号的雷达监测系统,对高空风场、温度和电离层场向不均匀体进行监测。


全球首创 三圈层同时观测


“以往,研究岩石圈的和研究大气圈、电离层的碰不到一起。科研工作者要么只看地底下发生什么事情,要么只看天上发生什么事情,很少有人既看天上又看地下。”中国地质大学(武汉)陈界宏教授称,这个系统打通了“三圈”,首次在一个观测点上,实时监测,从地下5米至350公里高空的垂直范围,同时有效监测地振动、地形变、地磁场、地下水、气压、大气风场、大气电场等20个物理量,这种跨学科集成在全球尚属首次。


这个站点就像一颗“洞察者之眼”,把“看”到的变化及时传回位于武汉的中国地质大学(武汉)数据中心,由研究人员进行分析。这对完善震前多种物理参量异常的时空变化机制、内外源场诱发跨圈层扰动等诸多国际科学难题的研究提供了必要的条件。系统的建成将在今后数十年内,为地球科学研究提供有力的数据支撑。


“目前监测站已有一些新发现。”陈界宏团队利用这个系统,与中国地震局地震预测研究所一起通过数据分析,发现地震前可能有一种停滞在某个特定空间位置的波动,这种波动可以同时在岩石圈、大气圈和电离层圈观测到。“这个发现深层意义是,如果是真的,就有机会完善震前异常的机理与模型,了解多种物理参量震前异常的关联性。”陈界宏称。


除了可预测地震,还会针对雷雨、暴风等恶性空间天气事件做出一定的探测,当然还需要结合多个观测点的多项数据进行准确的分析,才能得出有效的预警结论。


目前,这个观测站已有新的发现。陈界宏团队已利用这个系统,与中国地震局地震预测研究所一起通过数据分析,发现今年5月两次震前多圈层振动和“驻波”效应。这两次地震是青海玛多7.4级地震和云南漾濞6.4级地震。


文章来源: 中国新闻网,红星新闻

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