全球速讀：中國(guó)科學(xué)家從太空尋找地震預(yù)測(cè)之法

新華社北京3月18日電（記者喻菲、楊春雪）在張衡發(fā)明地動(dòng)儀1800多年后，中國(guó)科學(xué)家正利用以他命名的衛(wèi)星，從太空搜索地震發(fā)生前的異常電磁信號(hào)，試圖破解地震預(yù)測(cè)難題，減輕自然災(zāi)害為人類帶來(lái)的損傷。

“盡管我們目前尚不能預(yù)測(cè)地震，但我們正朝著這個(gè)方向努力，我相信再過(guò)10至20年，地震預(yù)測(cè)有望迎來(lái)突破。”中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心研究員、國(guó)際宇航科學(xué)院院士、“張衡一號(hào)”衛(wèi)星計(jì)劃首席科學(xué)家兼工程副總設(shè)計(jì)師申旭輝說(shuō)。

(資料圖)

2018年2月2日15時(shí)51分，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星“張衡一號(hào)”發(fā)射升空，進(jìn)入預(yù)定軌道。新華社發(fā)（汪江波 攝）

在近期的第35屆全國(guó)空間探測(cè)學(xué)術(shù)研討會(huì)上，申旭輝介紹了2018年發(fā)射的“張衡一號(hào)”在軌5年取得的進(jìn)展：獲得了全球地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)、全球低頻電磁頻譜數(shù)據(jù)；建立了國(guó)際領(lǐng)先的全球參考地磁場(chǎng)模型和低頻電磁波跨圈層耦合傳播模型，并經(jīng)國(guó)際地磁與高空物理聯(lián)合會(huì)評(píng)估，成功入選新一代國(guó)際地磁參考場(chǎng)計(jì)算。

地震預(yù)測(cè)一直是世界難題，主要原因是科學(xué)家窮其一生難以積累足夠多的破壞性地震案例來(lái)形成統(tǒng)計(jì)，并驗(yàn)證預(yù)測(cè)方法和理論。此外，現(xiàn)有技術(shù)手段很難探知從震源到地表的情況。

衛(wèi)星監(jiān)測(cè)突破了傳統(tǒng)地震科學(xué)研究的限制，電磁波可從地下到太空跨圈層傳播。統(tǒng)計(jì)表明，空間電磁擾動(dòng)與地震發(fā)生具有明顯相關(guān)性。科學(xué)家通過(guò)衛(wèi)星可將觀測(cè)范圍拓寬至全球尺度。全球平均每年有18次7級(jí)以上地震。從震例觀測(cè)、收集的角度來(lái)講，“天上一年，等于地面二三十年”。衛(wèi)星監(jiān)測(cè)可讓科學(xué)家開展大樣本統(tǒng)計(jì)研究，為檢驗(yàn)各種方法和模型提供了基礎(chǔ)。

“張衡一號(hào)”是中國(guó)地震立體觀測(cè)體系天基觀測(cè)平臺(tái)的首顆衛(wèi)星。它能夠發(fā)揮空間對(duì)地觀測(cè)的大動(dòng)態(tài)、寬視角、全天候優(yōu)勢(shì)，通過(guò)獲取全球電磁場(chǎng)、電離層等離子體、高能粒子觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)中國(guó)及周邊區(qū)域開展電離層動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和地震前兆跟蹤，彌補(bǔ)地面觀測(cè)的不足，開辟探索地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)新途徑。

申旭輝介紹，“張衡一號(hào)”已觀測(cè)到全球約60次7級(jí)以上地震、近600次6級(jí)以上地震、數(shù)萬(wàn)次5級(jí)地震。“我們發(fā)現(xiàn)，高達(dá)80%的6級(jí)以上地震前半個(gè)月有明顯前兆信號(hào)，較多出現(xiàn)在震前一周左右。通常衛(wèi)星探測(cè)到的前兆信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)在震中的正上方，往往偏離震中幾百公里。”

申旭輝坦言，目前大量前兆信號(hào)都是在地震發(fā)生后在數(shù)據(jù)中回溯找出的，只有少量是提前發(fā)現(xiàn)的，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)處理非常復(fù)雜，在有限的人力和計(jì)算能力條件下無(wú)法對(duì)全球數(shù)據(jù)做到實(shí)時(shí)跟蹤。

他說(shuō)，現(xiàn)在距離預(yù)報(bào)地震還有較大差距，無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度三要素的精確預(yù)報(bào)，要想真正實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)不能靠一顆衛(wèi)星的單一手段，還要靠地震學(xué)、電磁學(xué)、大地測(cè)量學(xué)、地球化學(xué)等多學(xué)科多手段相結(jié)合。

“但我對(duì)未來(lái)充滿希望，我認(rèn)為地震預(yù)報(bào)最終能夠?qū)崿F(xiàn)。再過(guò)10年，我們會(huì)積累海量觀測(cè)數(shù)據(jù)。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息科技的發(fā)展，計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)大，能夠在地震發(fā)生前開展實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理。此外我們還需要地震學(xué)和物理學(xué)的交叉學(xué)科發(fā)展，對(duì)超高溫超高壓的地下震源環(huán)境開展研究。”申旭輝說(shuō)。

除了地震監(jiān)測(cè)，“張衡一號(hào)”也成為空間天氣活動(dòng)的精準(zhǔn)記錄者，支撐形成空間天氣災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警能力，為通信導(dǎo)航環(huán)境管理提供保障。例如2018年8月發(fā)生的地磁暴是“張衡一號(hào)”升空以來(lái)記錄到的最強(qiáng)磁暴。此外，火山、日食、海嘯、風(fēng)暴潮、南大西洋磁異常活動(dòng)等也被“張衡一號(hào)”精準(zhǔn)記錄，顯示出其在空間天氣災(zāi)害、極端天氣災(zāi)害和火山活動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警方面的良好應(yīng)用前景。

申旭輝介紹，中國(guó)計(jì)劃發(fā)射“張衡一號(hào)02”衛(wèi)星。這顆新衛(wèi)星將實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，并將觀測(cè)范圍擴(kuò)展到地球南北極，增強(qiáng)了對(duì)地球系統(tǒng)變化的觀測(cè)能力。“02星與01星聯(lián)合起來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)為期11年的一個(gè)完整太陽(yáng)活動(dòng)周期的觀測(cè)。”

“張衡一號(hào)”是中國(guó)地球物理場(chǎng)探測(cè)衛(wèi)星計(jì)劃的首發(fā)星。申旭輝指出，未來(lái)這一計(jì)劃將在持續(xù)關(guān)注地震等重特大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)探索基礎(chǔ)上，密切結(jié)合宜居地球、全球變化和可持續(xù)發(fā)展主題，推進(jìn)地球系統(tǒng)科學(xué)，尤其是地球關(guān)鍵圈層耦合過(guò)程及其災(zāi)害、環(huán)境效應(yīng)觀測(cè)研究。

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