做好地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào),需要長(zhǎng)期連續(xù)的高質(zhì)量觀測(cè)數(shù)據(jù)。而能否獲得高質(zhì)量的地震觀測(cè)數(shù)據(jù),很大程度上取決于監(jiān)測(cè)儀器的精準(zhǔn)度。
近年來(lái),隨著地震監(jiān)測(cè)技術(shù)快速發(fā)展,每一臺(tái)地震監(jiān)測(cè)儀器都像感知“地球脈動(dòng)”的精密“聽(tīng)診器”。我們團(tuán)隊(duì)建設(shè)的檢定裝置,正是為這些“聽(tīng)診器”把關(guān)護(hù)航的“健康衛(wèi)士”,確保每一臺(tái)儀器捕捉到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠。
判斷地震監(jiān)測(cè)儀器的精度與可靠性是否達(dá)標(biāo),計(jì)量起到很重要的作用。以強(qiáng)震動(dòng)加速度計(jì)等儀器的檢定裝置為例,需要在超低頻范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)的高精度復(fù)現(xiàn)和低失真測(cè)量,技術(shù)難度較大。
此外,開(kāi)展地震監(jiān)測(cè)儀器檢定,不僅需要檢定裝置,更依賴科學(xué)統(tǒng)一的測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試方法和判定標(biāo)準(zhǔn)。此前,我國(guó)公開(kāi)發(fā)布的地震監(jiān)測(cè)儀器計(jì)量檢定規(guī)程不夠全面,開(kāi)展檢定工作缺少權(quán)威技術(shù)依據(jù)。
攻克這些難題的過(guò)程,是一場(chǎng)“精益求精”的長(zhǎng)跑。歷經(jīng)數(shù)十年技術(shù)積累與迭代,我國(guó)取得了一系列關(guān)鍵成果。在此基礎(chǔ)上,我們聯(lián)合中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院等科研機(jī)構(gòu),從超低頻振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)波形反饋控制,到長(zhǎng)行程超低頻振動(dòng)激光絕對(duì)法測(cè)量、數(shù)據(jù)算法優(yōu)化,逐步突破一批核心技術(shù),建成超低頻振動(dòng)臺(tái)等專用檢定裝置。
為了驗(yàn)證檢定裝置功能,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室開(kāi)展了百余次試驗(yàn)??蒲腥藛T不畏嚴(yán)寒酷暑,數(shù)十次奔赴野外臺(tái)站進(jìn)行儀器比測(cè),不斷優(yōu)化并固化測(cè)試流程,最終為儀器是否“健康”提供了判定標(biāo)準(zhǔn)。
如今,國(guó)家地震計(jì)量站實(shí)驗(yàn)室里有強(qiáng)震動(dòng)加速度計(jì)、地表地震計(jì)、地震烈度儀等多種檢定裝置,共同構(gòu)筑起地震監(jiān)測(cè)儀器質(zhì)量控制的堅(jiān)實(shí)防線。在這里,我們對(duì)即將安裝的監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行檢定,通過(guò)檢定的儀器才能獲得“上崗資格證”。
當(dāng)前,我國(guó)已建成由測(cè)震站網(wǎng)和地球物理站網(wǎng)組成的綜合地震觀測(cè)系統(tǒng),遍布全國(guó)的2萬(wàn)多臺(tái)地震監(jiān)測(cè)儀器是感知“地球脈動(dòng)”的“神經(jīng)末梢”。今后我國(guó)地震監(jiān)測(cè)站網(wǎng)規(guī)模和儀器數(shù)量還將持續(xù)增長(zhǎng),我們建設(shè)的這些檢定裝置,相當(dāng)于為地震監(jiān)測(cè)儀器建立了“統(tǒng)一標(biāo)尺”與“質(zhì)量中樞”,將有力推動(dòng)地震計(jì)量工作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。
展望“十五五”,我們一方面要推動(dòng)計(jì)量服務(wù)“動(dòng)起來(lái)”,研發(fā)移動(dòng)式計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,將實(shí)驗(yàn)室的精準(zhǔn)度直接送達(dá)臺(tái)站,實(shí)現(xiàn)重要儀器的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。另一方面要讓計(jì)量能力“向前看”,積極研發(fā)針對(duì)光纖、量子等新一代地震傳感技術(shù)的計(jì)量方法,做到裝備未到、計(jì)量先行。
(作者李文一,系中國(guó)地震局第一監(jiān)測(cè)中心高級(jí)工程師,本報(bào)記者喻思南采訪整理)
■記者手記
防災(zāi)減災(zāi) 底氣更足
科技創(chuàng)新是提高防災(zāi)減災(zāi)能力的重要支撐。建設(shè)高精度的地震監(jiān)測(cè)儀器檢定裝置,確保地震監(jiān)測(cè)網(wǎng)的每一處“神經(jīng)”都敏銳、可靠,人民生命和財(cái)產(chǎn)安全才能有更好的保障。
雖然人類短期內(nèi)還無(wú)法完全掌握地震的發(fā)生規(guī)律,但我們對(duì)地震的認(rèn)識(shí)正在不斷深入,一些新技術(shù)、新手段的應(yīng)用,讓科學(xué)家在與地震“過(guò)招”時(shí)有了更足的信心。突破地震預(yù)警、烈度速報(bào)等技術(shù)瓶頸,研發(fā)基于預(yù)警信息的重大基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)急處置技術(shù),建成全球最大地震預(yù)警網(wǎng);建立地震活動(dòng)性等關(guān)鍵模型、構(gòu)建地震危險(xiǎn)性計(jì)算的技術(shù)方法,更加有效支撐地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別評(píng)估;研發(fā)城市地震災(zāi)害演化多尺度模擬平臺(tái),搭建重大工程監(jiān)測(cè)評(píng)估系統(tǒng)平臺(tái),初步建立了城鄉(xiāng)區(qū)域抗震韌性評(píng)價(jià)方法……近年來(lái),我國(guó)地震科技不斷進(jìn)步,防災(zāi)減災(zāi),我們底氣更足。
防災(zāi)減災(zāi)要推動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)治理向事前預(yù)防轉(zhuǎn)變,努力“防患于未然”。應(yīng)對(duì)各類災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的挑戰(zhàn)沖擊,還需持續(xù)發(fā)力,久久為功。期待地震科技創(chuàng)新再上臺(tái)階,助力建立科學(xué)高效的自然災(zāi)害防治體系,更好服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展。
■延伸閱讀
如何讓地震監(jiān)測(cè)更精準(zhǔn)
地震監(jiān)測(cè)的主要目的是獲取、記錄地面震動(dòng)和重力、電磁、地殼形變等地球物理場(chǎng)動(dòng)態(tài)變化信息,監(jiān)測(cè)范圍主要包括測(cè)震、形變、電磁、地下流體四大領(lǐng)域。其中,測(cè)震類設(shè)備可以通過(guò)大動(dòng)態(tài)、高精度數(shù)模轉(zhuǎn)化,捕捉納伏級(jí)微弱地震波信號(hào),為地震速報(bào)預(yù)警提供可靠數(shù)據(jù)。形變、電磁、地下流體等監(jiān)測(cè)設(shè)備,能夠識(shí)別斷層毫米級(jí)的年變形量、納特級(jí)的微弱地磁變化以及萬(wàn)分之一攝氏度的深部地下水溫變化,盡可能對(duì)地殼運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精細(xì)刻畫(huà),為科學(xué)研判地震活動(dòng)提供依據(jù)。
近年來(lái),北斗接收機(jī)、量子重力儀、海洋浮標(biāo)站、分布式光纖地震儀,以及深井綜合觀測(cè)系統(tǒng)等一批自主可控地震監(jiān)測(cè)新技術(shù)新裝備開(kāi)始投入實(shí)際應(yīng)用,有效提高了地震監(jiān)測(cè)水平。我國(guó)科研人員研發(fā)的地震預(yù)警人工智能新方法,能有效降低地震預(yù)警震級(jí)偏差。
“地球感知神經(jīng)”的全面升級(jí)與“數(shù)據(jù)智能大腦”的深度融合,是地震監(jiān)測(cè)發(fā)展的趨勢(shì)。未來(lái),地震監(jiān)測(cè)預(yù)警將從“快速預(yù)警”向“精準(zhǔn)預(yù)警”和“風(fēng)險(xiǎn)透視”邁進(jìn),為城市和重大工程提供智能化的安全服務(wù),為公眾爭(zhēng)取更多避險(xiǎn)時(shí)間,最大限度地減輕地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。
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