综述日本地震调查研究观测网*

2010-03-20 01:08纪加迎彭润禾卢振恒
地震科学进展 2010年9期
关键词:观测网烈度强震

纪加迎 彭润禾 卢振恒

1)江苏省新沂地震台,新沂 221400

2)中国地震台网中心,北京 100045

综述日本地震调查研究观测网*

纪加迎1)彭润禾1)卢振恒2)

1)江苏省新沂地震台,新沂 221400

2)中国地震台网中心,北京 100045

根据1995年制定的“地震基础调查观测计划”,经过10多年的整合、建设、完善,日本地震调查监测工作取得了重要进展,基本上建成了现代化的地震调查观测研究综合网络,地震观测数据实现了统一集中处理和共享。这样就增强和提高了地震监测预测预报研究能力和水平。初步实践显示出它的先进性和有效性。本文就日本地震调查观测研究网络建设的计划设计思路和设计目标、地震调查观测研究网络的特点、地震调查观测研究网络取得的重要进展,以及地震观测网络建设时的举措等做以综述简评。

地震调查观测研究网络;设计思路;设计目标;建设举措;重要进展

引言

在全面认真总结、吸取阪神大震灾经验教训的基础上,日本地震监测预测工作的主管部门在阪神大震灾后,制定并从1995年开始实施了“地震基础调查观测计划”。阪神大震灾至今已有10多年了,日本地震防灾界基本上完成了该计划。为此,日本在主管领导部门动员、统一部署下,对实施和完成计划情况作了全面总结。概栝起来,日本在这10多年已经整合、建设、完善了地震调查观测研究综合网络。

在整合、建设、完善地震调查观测研究综合网络的实践过程中,日本地震防灾界思路清晰开阔,目标明确,举措得力,按策划预测目标建成了学科形成体系,手段间形成网络,网点密度高并向深度延伸,科技含量高,达到了观测信息数据量增多,传输快,质量高,数据信息统一集中处理与共享,增强和提高了地震监测预测预报研究的能力和水平。这些网络已在地震防灾减灾实践中起到了很大作用,显示了它的先进性和有效性,有的观测预测研究项目取得了突破性进展。

1 地震基础调查观测计划的设计科学,定位准确,任务突出重点

1.1 定位

为了掌握、解释、评价地震现象,开展地震基础性调查观测,为地震防灾减灾服务。

1.2 条件

按照每年度财政状况,在时间上、空间上以尽可能多的现象为对象,进行观测。

1.3 目的

根据对日本地震学界陆续发表的报告、论文、综述及专题等分析后,作者认为:日本这次地震基础调查观测计划定位准确,条件对象明确,目标要求高,其目的是减轻灾害和理解地震现象,将调查的基础性成果广泛应用于地震学、地震工程学、固体地球科学、建筑工程学的发展和活动上;内容具体,要求针对性强。

1.4 内容

(1)评价长期地震发生的可能性; (2)掌握和评价地震活动的现状;

(3)提高预测地震动和海啸的水平;

(4)为早期传达地震信息提供所需的基础数据。

1.5 重点任务

(1)地震观测:① 建设完善由陆域高灵敏度地震仪进行的地震观测(微小地震观测)(Hi-net);② 陆域宽频带地震仪的地震观测(F-net);③地震动(强震)观测(K-net),基础强震观测(KiK-net)。

(2)建设完善地壳变化观测(GPS连续观测)网。

(3)建设完善海域调查观测网。

(4)陆域与沿岸地区活断层调查和地壳构造调查:①海域地形、活断层调查;②地壳构造调查;③岛孤地壳构造调查;④堆积平原的地下构造调查;⑤板块边界附近地壳构造的研究。

(5)其他,如信息、通信、速报、火山预报等。

2 按计划建成了现代化的地震观测网络

现主要就其按计划完成的作为地震监测预测预防研究基础的台网作一系统介绍。10多年间,日本建成了覆盖日本列岛的世界上独一无二的高密度高灵敏度地震观测网,被称为高灵敏度地震观测的一次革命;还有给人类带来许多重要知识和发现的GPS连续观测,GPS连续观测发生了革命性的变化,GPS观测网具有世界上数量最多和密度最高的观测点;特别是发展并取得了引人注目的进展和成果的强震观测网,在2004年10月23日发生的新潟县中越地震时,立即在因特网上公布了在震源区得到的强震记录,连余震记录也全部发布出去,这可以说是这10年中特别值得赞许的发展。居世界领先地位的烈度仪观测,烈度仪的引入使烈度观测客观化、定量化,即使在无人地点也可以进行观测,而且也实现了烈度数据收集的快速化,从此,它就变成了烈度信息作为防灾信息满足社会需求的原动力。

从四国岛附近的南海海沟沿线和御前崎开始,扩展到房总半岛冲、伊豆东方冲、相模湾、三陆冲、北海道室户岬冲和十胜冲,这些日本周边海域,均布设了海底地震综合观测系统。在海底这种通道极其困难环境下要保证仪器工作数十年是需要一种最大限度考虑从陆地到海底供电和数据传输等系统整体的信赖度、稳定性的技术,这个系统的建设耗资数十亿日元。可以说,集约这种技术的系统是一种真正的从陆地扩展到海洋底的地震-海啸感知的神经系统,即设置在震源区的海底电缆式观测系统,与此同时,也建成了实时的信息通信系统和地震紧急速报体系。

日本地震观测数据的处理体制发生了很大的变化,就是实现了气象厅收集大学、防灾科学技术研究所等地震观测数据,和文部科学省合作,数据处理中心作为分析处理的业务部门,将各部门的地震观测数据集中汇总进行一元化数据处理。数据一元化处理的最重要效果是对从微小地震到大地震的大范围内的地震在日本全国进行标准化处理,以同一处理方法决定出均一的地震源数据,可为许多人广泛利用。取得震源附近的数据,这在国际上也是首次。

3 现代化地震观测网取得的重要进展

3.1 高密度高灵敏度地震观测网

图1 高灵敏度地震观测点数的变化

(1)目前高灵敏度地震观测的水平:①点数由目前约700个点地震观测设施构成(图1);②排除了干扰。Hi-net是把地震仪设置在100 m以下井底。设置场所若在干扰较大的城市市区附近,则井要挖到200~300 m;③灵敏度高。地震仪灵敏度非常高,车或工厂作业等振动都能捕捉到,可避开这样的干扰,能更准确地记录来自地下的信号;④实时传输,一元化处理,属于Hi-net网的大学、气象厅等部门所有的高灵敏度地震观测数据要连续用实时方式相互流通,按各自的目的可利用全部数据。防灾科学技术研究所作为数据流通、保存、公开中心,将所有地震波形数据全部档案化,通过因特网,全部公开。另外,气象厅作为数据处理中心,所有的数据全部经一元化处理,进行震源定位和测定震源机制解,及时准确掌握全国的地震活动状况。

(2)检测能力的提高,由于建设完善了Hi-net,在这期间取得了各种各样的成果。其中之一就是地震检测能力得到了进一步提高,这与当时建设Hi-net的目标一致。例如,阪神大震灾前的1994年,气象厅在日本全国检测到的地震数,1年大约30000个,而在Hi-net建设完成后,在2001年就捕捉到了约120000个,是以前的4倍。这说明它能检测出更小更多的地震。

(3)能获得浅震的深度下限信息。

(4)发现深部不连续颤动,缓慢滑动。出人意料的一个成果是,在日本西南部发现了深部不连续颤动。在活火山中,存在微弱摇动长时间持续的火山颤动现象,而与此相似的颤动现象,也在并没有火山的日本西南部广大范围内发生。颤动的振幅非常微弱,与人为干扰相似。但在邻近的很多Hi-net观测点也同时观测到了这种现象,可判别它是一种自然现象。

(5)气象厅震源定位数量增加、精度提高。高灵敏度地震观测在这10多年增加到1200个点,不仅增加了观测点,观测质量也大幅度提高。Hi-net干扰低,发现伴随海洋板块俯冲的低频波颤动,并发现颤动和地下缓慢滑动是连动的。另外,还设置了许多强震仪和宽频带地震仪,在观测方面走在世界前列(图2)。

3.2 宽频带地震观测网

在日本,防灾科学技术研究所从1994年开始构筑覆盖日本列岛的宽频带地震观测网项目计划。按计划,到1996年底建设完成了11个宽频带地震观测设施。而后,根据地震调查研究推进本部的“地震基础调查观测计划(1997年8月)”,提出高灵敏度地震观测与强震观测以及宽频带地震观测的具体指南,防灾科学技术研究所基于“地震基础调查观测计划”,在建设完成全国强震观测网之后,接着建设了高灵敏度地震观测网、基础强震观测网以及宽频带地震观测网。宽频带地震观测网的观测点数到2004年末达73个,和大学等运作的现有设施合起来,则形成了在全国有近100个观测点的宽频带地震观测网。

图2 气象厅震源定位数目的变化

为了应用宽频带地震观测更高精度地掌握地震破裂过程,他们认为,该观测网按水平距离约100 km间隔的三角网的要求进行建设是合适的。目前正努力建设以水平距离100 km间隔的三角网为目标的宽频带地震仪观测网。

检测宽频地震波的宽频带地震仪观测网有助于阐明3级以上地震的发震机制和震源过程(断层破裂状态)。这些调查观测结果的综合评价可望有助于系统掌握震源的复杂性和多样性,阐明板块和地壳构造。通过宽频带地震观测网可即时掌握地震大小和断层破裂方向,确定灾害的范围,为有效开展防灾活动提供信息,并有助于检测和阐明海啸地震。

宽频带地震仪观测网获得日本列岛周围发生的地震的矩张量解(2004年1月~12月)。由于F-net的建设完善,F-net地震观测取得了各种各样的成果,其中具有代表性的矩张量解(MT解),其地震现象,可以视它为互为正交的压缩力和伸张力的一对力作用于震源的结果。

防灾科学技术研究所得到日本列岛周围地区发生的地震的MT解,不断提供给地震调查委员会,使其成为例会进行现状评价的基础资料。

F-net观测得到的MT解经过因特网公布。在日本的地震调查研究中,与气象厅建立的一元化震源目录相结合,成为极其重要的基础资料。

3.3 GPS连续观测网

(1)GPS连续观测网观测地壳变化的最大特征是大大提高了时间分辨率。根据过去的测量方法,仅就日本全国地壳变化来讲,最低需10年,而应用GPS,即使一般观测只需1天。换言之,就是可以看到每天的全国地壳变化。过去方法的测量需100年弄清楚日本列岛的地壳变化状况和构造,现仅需1年时间600个GPS观测点就可以完成。

(2)可观测捕捉到以日为单位的短期地壳变化,以及连续地监视到地壳变化的长期性变化。由此观测结果可知日本列岛周围板块运动的态势,定量地弄清楚应变积累速度。以这样的结果能发现内陆部分应变集中带,并有利于开展阐明它和内陆地震发生之间关系的研究。

(3)通过GPS连续观测,可把握大地震发生后数小时内伴随地震发生的地壳变化状况,推断震源断层的位置;发现非地震性滑动(蠕滑);检测出地震后的余效变化,获得背景构造信息。

被称为GEONET(GPS Earth Observation Network)的GPS观测网是世界上数量最多和密度最高的观测点网,成为美国以及其他国家同类观测网的典范。GEONET的观测点原则上可以取得1 s间隔的连续性数据,所得到的数据实时传输到茨城县筑波市的国土地理院(部分有例外)。最终保存30 s间隔的数据。

3.4 强震仪观测网

按约25 km间隔配置1000个强震观测点,覆盖日本全国。无论设置在地表的哪个观测点,全部一律设置同样型号规格的强震仪。

K-net的特征之一是,将数据快速公开是该系统构筑的前提。K-net并不是严格意义的实时系统,但它是一个从地震发生后的数小时内所观测到的全部数据可以公开的“准实时系统”,通过因特网公开数据。

地震发生后几分钟到数十分钟就可以回收与公开观测到的加速度波形;可望准确地捕捉大规模的内陆浅源地震的震源附近的地震动,并有望得到地基反应特性和地下不均匀构造。

3.5 海底地震观测系统

(1)取得了有价值的微震记录。日本在鸟取近海80 km的日本海上记录到了很多像是微小地震似的振动。这个地区过去被认为是从来不发生地震的,假如这里发生微小地震,则该区域在地球物理上具有重要意义。2003年9月26日北海道十胜近海发生8.0级地震,与1952年十胜冲地震一样发生了海啸。这次地震是以数十到数百年单位反复发生在海域的巨大地震。在这次地震震源区的十胜冲,于1999年建立了日本第7号电缆式地震-海啸常时观测系统,并成功地获得了地震仪、水压计在震源附近的数据,这在国际上也是首次。

(2)获得了海底地壳的地震波衰减数据。研制海底地震仪的目的之一就是在洋底进行远距离爆破试验。日本于1971年在马利亚纳海域的爆破试验,首次得到Pn波(通过上地幔的纵波)传导很好,1 kg炸药在海水下爆破在70 km以外,5 kg炸药在海水下爆破在100 km以外,都能清楚地记录到初动。如果在日本陆地上,如不使用300 kg左右的炸药,在100 km以外地方是无论如何观测不到的,这表示海底地壳中的地震波的衰减非常小,也意味着海底的噪声在短周期范围内比陆地更安静。

发现海底岩石圈的Q值明显偏高;地震发生方式与内陆不同,极微小地震的比例至少与深源地震的发生方式有相似之处,这都是海底板块的重要性质。

(3)发现了海沟内侧外侧地震活动的差别。海沟外侧的地震活动在某一地区发生的大小有上限,并有一个不在近处就不能测到的微小地震的场所;那么观测这里发生的微小地震就有重要意义。海底地震仪观测结果表明,海沟内侧多发生震源极浅的地震,相比之下在外侧地震活动极低,这与以前估计的在外侧只发生微小地震或根本没有地震活动的看法相反。说明这些地区的浅源地震似乎有非常特殊的发生方式,且地震规模越小频度越是增加,对任何浅源地震都成立的结论,而对于外侧发生的小地震来说,这种关系好像不成立。

(4)观测到部分近震。

3.6 以世界史无先例的规模推进活断层研究

活断层是历史上大规模内陆地震发生的痕迹,今后仍有可能反复地发生地震活动。活断层调查对评价内陆地震发生的可能性是重要的。选择对社会、经济有重大影响的活断层作为研究对象是最合适的。

阪神大震灾后,日本地震调查研究推进本部以选定的98个活断层带为基础性调查观测对象,由都道府县等地方自治体和产业技术综合研究所(工业技术院地质调查所)等分工合作开展详细调查。地方自治体通过文部省的交付金,36个都道府县和9个政令指定城市实施活断层的详细调查。调查内容除了对活断层历史活动时期进行槽探调查和台阵式钻探调查外,还有为掌握长期活断层活动性开展的活断层地下形状的反射法弹性波探查和层序钻探调查。另外,对于分布于海底的活断层还应用音波探查。

在开展这些调查之前,有关活断层的调查是由地质调查所、大学研究组等进行的,而像这次大规模的在全国范围对98个主要活断层进行调查,在世界上尚属首次。调查已在各个断层带取得了许多重要成果。

3.7 地震计测烈度信息观测网

气象厅是在过去大约160个气象官署观测点进行烈度观测,而后以1993年7月北海道南西冲地震为契机,建设完善了由160个点组成的海啸地震早期检测网,在这些地点开始烈度观测。但是,后来以兵库县南部地震为契机,进一步增强了过去的烈度观测网,建设完善了以全国生活圈为中心的大约20 km间隔约600个点包含40个左右都道府县的烈度信息网络系统。观测点的烈度数据通过专线(部分用公众线路)先分别在全国6个地震海啸预报实施官署(札幌、仙台、东京、大阪、福冈、冲绳)收集,然后再集中到东京。其中主要观测点还具有应用卫星线路收集数据的支持机能。

1997年11月开始,采用全国都道府县建设完善烈度信息网络的数据和所在地气象台联机起来,活用气象厅地震信息,一元化发布烈度的方法。准备就绪的都道府县依序发表。2003年3月完成了全部都道府县联机,对于防灾科学技术研究所的强震网络(K-net)的烈度,从2004年5月起,由更新后的观测点发布。由于得到了有关部门的协助,现在建设完成了全国约3800个点的高密度速报体制。

4 科学慎密清晰的地震观测网络的设计思路

日本在这10多年间之所以取得如此重要的进展,这与当时制定地震基础调查观测计划的科学的慎密的计划思路有关。

4.1 全面认真吸取大震灾经验教训

为了确保人类社会的安全和城市的持续繁荣发展,人类需根据宝贵自然灾害事件的教训、经验、防灾减灾技术问题,就城市防灾交换意见,为今后城市安全提供有益信息。

(1)高度发达的现代城市决不是抗震性强的城市,人们太习惯于大地平衡状态。随着城市生活的方便性增加,反而使田园地带安全性降低,大家对城市化快速发展的同时也增加了城市的危险性的认识不足。

(2)阪神大震灾使各种各样建(构)筑物破坏,火灾蔓延,人员大量群死群伤,所谓的城市安全神话破灭。

(3)严重灾害发生时,市民联合互助,以集体力量共同行动,保护和救援大量生命和财产。

(4)基于反省震灾经验教训,深刻认识到应以“自身安全自己保卫”为防灾基本原则,市民、企业、行政联合互助,形成地球规模的社会安全保障系统。为此,为谋求真正自主的安全社会,应推进地区的力量,志愿者社会形态和国际合作。

(5)不要与时淡化震灾经验教训,未来仍要反复宣传教育,特别是体验过历史震灾的城市,努力宣传防灾和恢复振兴等方面的信息。

(6)市民生活、城市化等市政政策方面要引进防灾理念,形成为提高安全性建立费用负担的机制,特别是对于要求抗震性强的城市均要设定大地震再次发生的100年计划,按10年单位实施。

(7)地震后的初动状况有否和好坏是抑制灾害扩大和救援灾民的关键。为此,应建立富有最新技术的危机管理体制,市民、企业、行政一起努力提高即使在极限状况下也能采取适当行动的能力。

(8)为实现城市安全,在努力推进地震预报和灾害预测等研究的同时,还要确定由自然科学、工程学、社会科学各领域共同开展“综合防灾学”项目研究。其成果要广泛宣传,并共享和应用。

4.2 从地震科学上总结近期的典型的城市型兵库县南部地震教训

(1)1995年1月兵库县南部地震又一次使人痛感预测地震发生的困难性。地震现象是非常复杂的,要阐明其发生机制必须要有重要的充分的基础资料。以前地震观测都是气象厅、大学、防灾科学技术研究所等按各部门目的建设运作观测网,所以,观测点的配置间隔各种各样,很不统一;数据收集也不统一,对地震研究和数据使用极为不利。因此,为改变这一状况,日本在国家这一层面上采取措施推进地震调查观测事业,其中措施之一就是由防灾科学技术研究所建设完善的高灵敏度地震观测网Hi-net。为了整合全国性地震监测能力并使其一致,就将这些已有的观测点合并,统一以约20 km间隔均匀的高密度的布设观测点,并以防灾科学技术研究所在关东与东海地区布设的微小地震观测网为样板,建设完善了Hi-net。目前,Hi-net有700个观测点,加上其他部门已有1200个观测点,覆盖了日本列岛。

观测井的深度标准是100 m,但要根据地质条件和干扰环境而定,有的场合还要掘削2000 m以上。

(2)兵库县南部地震之前,气象厅、防灾科学技术研究所、大学等分别都有自己的地震观测网,当时他们各自的数据不被其他机关所利用。从来没有基本数据是公有财产的想法。但是以这次地震为契机,这种意识有了变化,要理解地震现象必须有这些基本数据,新形成的地震观测网(Hi-net、K-net、F-net等)的数据均可从因特网下载,国外利用者也可使用。一旦地震发生,震源位置、地震机制、地震矩这些信息立即发布。因此国土地理院的GPS观测网(GEONET)的数据很快就公开,可供全国研究者和技术者利用。

4.3 接受具体的强震观测教训,提高、转变强震观测重要性的认识

1995年1月17日发生的兵库县南部地震造成6000多人死亡,这说明过去的地震防灾工作管理与实施是不够充分的。特别是,若只限于强震动观测,各机关按各自的目的实施观测,观测点所属单位的局限性、观测记录的公开不充分等状况将持续下去。

这些问题在以前也知道,也提出过建设全国性强震动观测网的必要性,但问题始终未得到解决。阪神大震成为改变这种认识状况的转折点。

阪神大震灾给人们太多的教训,其中主要一个是使人再次认识到正确记录地震发生时地基和构造物的运动状况的“强震观测”的重要性。了解地震发生时各地发生怎样的地震动,可为地震后制定对策方案和分析灾害原因提供重要信息。然而,灾害性地震无论在什么地方发生都是可能的,但目前快速的全国性强震记录的收集和公开发布体制还不完善。日本的强震观测点在城市区居多,收集观测点记录存在困难。而且,日本强震观测大多是研究机构按自己特定研究目的设置的,和快速性记录公开未形成联动体制。在这时强烈地认识到覆盖全国均匀的配置强震仪,利用电话线路收集记录,同在一处进行记录数据的统一综合处理,形成公开发布大家均可利用的方案的重要性。

5 现代化地震观测网络建设完善注重规范化标准化

5.1 高要求

(1)高密度。内陆灾害性地震多发生在地壳上部15~20 km以上地区,其深度下限反映地震的最大规模。所以,要以准确捕捉这样的地震为目的,计划建设水平间隔15~20 km的观测网。这里重新建设的就是防灾科学技术研究的Hi-net,其结果是和原有的观测点配合,成为覆盖日本列岛的世界上独一无二的高密度高灵敏度地震观测网。

无论设置在地表的哪个观测点,全部一律设置同样型号规格的强震仪,大动态范围三分量加速度仪,24 bit AD变换器和 8 Mbite的IC Card等构成。各观测点并设置能正确记录绝对时间的GPS天线、传输记录到观测中心的电话线路、防停电中断记录的蓄电池等。

(2)高精度。阪神大震灾是一次显示地震预报困难性的震例,首先最重要的是理解地震本身。从这一点出发,就提出根据高精度的信息积累推进其研究的策略,即建设全国均匀的观测网,以均一检测能力客观掌握地震活动,同时数据和处理结果不仅限于研究,要公开要扩大应用面。为避开这样的干扰,更准确记录来自地下的信号,Hi-net把地震仪设置在100 m的井底。设置场所若判定有较大干扰的城市市区附近,则井要挖到200~300 m。

(3)高速度。气象厅将自己独自的观测网观测烈度数据和地方自治体的烈度信息集中综合起来,作为一个统一的烈度信息,提供给国民使用。其结果,就形成一个总数达3440个观测点的高密度的日本烈度观测网。现在,不管在日本本土的何处发生地震,都能速报烈度,应用于地震时的防灾对策。

(4)能检测出更小的地震。阪神大震灾前气象厅在日本全国监测到的地震数,1年约30000个,由于Hi-net的建设完善,2001年就捕捉到了约120000个,是以前的4倍。这说明它能检测出更小的地震。再例如,在和歌山市周围准确检测到的地震震级下限是1级以下。决定震源深度的精度也提高了,2004年10月23日发生的新潟县中越地震,有好几条断层面是由余震分布分析得到的,这也可以说它也是高密度布设地震观测网的成果。

由于烈度仪的引入,地震发生后1.5 min,以震源附近为中心的主要烈度数据大致备齐后,在地震后2 min将观测大的烈度的场所,全国再分约180个块区,以地区名称发布,进而在3~4 min和约5 min分别发表震源信息及震源、烈度方面的信息。其中除地区名称外,还要考虑观测到较大烈度的市町村名和烈度5度弱以上而数据未计入的市町村名,对此也要报道唤起注意。作为防灾信息,最终发布各地的烈度信息。

在2004年10月23日发生的新潟县中越地震时,立即在因特网上公布了在震源区得到的强震记录,连余震记录也全部发布出去,可以说这是这10多年中特别值得赞许的进展。当初,在因特网传输这些记录,还引起过议论。现在各部门都在按各自的目的充实强震观测网并运用它。

5.2 观测数据实现一元化处理体制,达到信息共享

一元化处理之前的地震观测体制,日本运作某程度某规模的地震观测网、分析处理其资料的部门,总体上划分有气象厅、大学、防灾科学技术研究所。各部门按各自的目的(如气象厅主要进行防灾,大学、防灾科研所主要进行地震研究)进行观测,各自分析和占有观测结果。当然,在当时也根据需要部分地进行相互提供和利用地震数据,但基本上是各自独立操作。

网络建设完善后,日本地震观测数据的处理体制发生了很大的变化,就是实现一元化数据处理。兵库县南部地震后,日本地震研究者和防灾有关人员之间经常使用的一个词,即“一元化”。兵库县南部地震10周年后,日本地震观测数据的处理体制发生了很大的变化,就是实现一元化数据处理。在这样的流程中,为开展地震调查研究,形成将各部门地震观测数据集中汇总处理,其结果能被地震研究者、防灾有关人员、一般国民广泛利用的机制。

在这一运作机制中,气象厅从1997年10月开始履行收集大学、防灾科学技术研究所等地震观测数据,和文部科学省合作,数据处理中心作为分析处理的业务部门,将各部门的地震观测数据集中汇总,亦即是一元化地收集处理,这就是大家所谓的“一元化”。

数据处理一元化的最重要效果是对从微小地震到大地震的大范围内的地震在日本全国进行标准化处理,以同一处理方法确定出均一的震源数据,可被许多人广泛利用。

5.3 即时公开全国规模强震观测网的记录

日本成立了由实际从事强震观测的官民各部门组成的强震观测事业推进联络会议。该组织在10年前制定的全国强震仪配置计划等指导下,经过10年推动已取得实效,并且规定了在因特网上即时公开测定后的强震记录的方针。这10年中,由于实施该计划和遵循即时公开强震观测记录的方针,使强震观测记录得到广泛应用。

5.4 海底地震观测系统的扩展、延伸、提升

自1978年在御前崎建设海底电缆式观测系统以来,国际电话网的海底通信电缆技术被转用于科学目的,应用地震仪、水压计开展海底观测,到2001年止,这种观测从御前崎开始,扩展到房总半岛冲、伊豆东方冲、相模湾、三陆冲、室户岬冲和十胜冲这些日本周边海域。在海底这种通道极其困难环境下要保证仪器工作数十年需要一种保障从陆地到海底供电和数据传输等系统整体的信赖度、稳定性的技术。可以说,集约这种技术的系统是目前建成的一种真正的从陆地扩展到海洋底的地震-海啸感知的神经系统。

5.5 着眼于应用

地方自治体的活断层调查取得了很多重要成果,但对于自治体,如何在今后将从调查结果得到的信息转而利用于地区防灾方面,这方面的问题必须重点进行研究。只有解决研究成果直接有效应用于地区防灾中,调查研究的目的才算真正达到。

规定了在因特网上即时公开测定后的强震记录,可以说这是这10年中特别重要的进展。

从1995年4月开始,采取用户联机读取电码,并附上重要现代电文的形式来用于电视等速报。1996年10月部分修改了准备自治体烈度仪使用的发布方法,就是形成目前的烈度态势。另外,重要的信息还可用卫星线路发布。

属于Hi-net网的大学、气象厅等部门所有的高灵敏度地震观测数据要连续用实时方式相互流通,按各自的目的可利用全部数据。防灾科学技术研究所作为数据流通、保存、公开中心,将所有地震波形数据全部档案化,通过因特网,全部公开。

6 现代化地震观测网络建设举措到位

6.1 国家重视防灾,为防灾立法

1995年1月17日发生的兵库县南部地震造成6000多人死亡,是日本战后最严重的一次地震灾害。基于这次灾害的教训,于1995年7月制定了《地震防灾对策特别措施法》和《地震基础调查观测计划》,推进日本全国范围的综合性地震防灾对策。据此对于一直认为大地震发生迫切性强的南关东、东海地区等的对策现状有必要进行检查总结,进一步密切加强与地方公共团体和有关部门的联系,确立有实效的广泛的防灾体制,开展基础性调查研究。

6.2 建立完善的推进机构

基于兵库县南部地震灾害的教训,根据1995年7月制定的《地震防灾对策特别措施法》,成立了政府一元化推进包括地震调查研究在内的日本全国范围的综合性地震防灾对策的地震调查研究推进本部。

为推动日本强震观测,日本成立了由实际从事强震观测的官民各部门组成的强震观测事业推进联络会议。该组织在10年前制定的全国强震仪配置计划的指导下,实施该计划和遵循即时公开强震观测记录的方针,使强震观测记录得到应用。现在各部门都在按各自的目的充实强震观测网并运用它。其中具有代表性的就是防灾科学技术研究所在阪神大震后建设的K-net和KiK-net观测网。7级以上地震,只要在内陆发生,则可以获得该震源区的强震记录。

6.3 抓关键促整合,强化运行机制

1999年,新观测点的连续波形数据,由防灾科学技术研究所完成从原始数据到处理数据的各种数据库,起着提供数据中心的机能作用。各管区气象台也要建设能迅速处理数据的机能机构。新观测点的连续波形由防灾科学技术研究所、管区气象台收集。和管区气象台进行数据交换的大学通过加强线路也可以得到管区气象台集中的新观测点的数据。

1999年4月在防灾科学技术研究所建设并形成积累处理连续波形和起数据库作用的防灾研究数据中心,实现观测结果流通的机能。数据中心所积累的连续波形数据和处理数据等,从1999年底通过因特网广泛向一般国民提供。

原则上,按计划开展的基础调查观测结果均要公开,并实现顺利的交流。为此,还需理顺调查结果的收集、处理、提供等类似数据中心的流通运行机制。根据计划,在地震调查研究推进本部政策委员会调查观测计划部内成立调查观测结果流通工作小组,并于1998年5月提出“关于推进地震基础调查观测结果流通(高灵敏度地震观测)的报告”。报告规定,新观测点的原始数据(连续波形数据与事件波形数据)由防灾科学技术研究所与管区气象台等收集,原数据库利用因特网公开。

6.4 制定计划,推动实施

地震调查研究推进本部于1997年8月制定了作为综合性地震调查观测计划核心内容的“地震基础性调查观测计划”,在计划安排下,在统一组织和运行机制环境中,按计划要求按标准实施完成。

6.5 发挥各自积极性主动性

阪神大震灾后,由都道府县、产业技术综合研究所、政令指定城市等分工合作开展活断层带详细调查研究。地震调查研究推进本部公布长期评估结论意见后,自治体根据本身的判断又进行追加补查,追加补查过程中也取得新的成果。

6.6 引进高新技术

现代化的地震调查观测研究网之所以能够成为现实,主要依靠地震仪的生产技术和电子技术现代化的发展、通信技术的提高、便捷的仪器维护管理、及时有效地引进其他与防灾减灾事业相关行业的新技术新方法,并有机地组合,形成符合地震调查观测研究要求的新技术新方法,提高了地震调查观测研究技术能力和水平。建成完善的几个综合地震调查观测网络、数据处理平台、数据信息通信、深井技术、海底电缆及其观测仪器等系统的完整性、稳定性技术等,大多都采用这种思路、设计、技术完成的。

致谢

本文参考了地震调査研究推进本部「地震本部ニュース」、http:∥www.jishin.go.jp/main/发表登载的部分资料编译而成,在此表示感谢。

(作者电子信箱,纪加迎:693617500@qq.com)

P315;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2010.09.006

2010-06-08;

2010-07-08。

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