2013年禁核试核查科学与技术大会＊

唐 伟 王 燕 刘哲函 王晓明

（禁核试北京国家数据中心，北京100085）

会议信息与会议概况

2013年禁核试核查科学与技术大会＊

唐 伟 王 燕 刘哲函 王晓明

（禁核试北京国家数据中心，北京100085）

1 会议概况

全面禁止核试验条约组织（Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization，CTBTO）是联合国常设机构之一，是保证《全面禁止核试验条约》执行的机构，条约组织由缔约国大会、执行理事会、技术秘书处组成，所有缔约国都是该组织的成员。在《全面禁止核试验条约》生效前，设立禁核试条约组织筹委会，其常设机构为临时技术秘书处（Provisional Technical Secretariat，PTS），现任执秘是来自西非布基纳法索的拉西纳·泽博博士。

禁核试核查科学与技术大会起源于CTBTO在2006年组织的科学协作论坛及2009年举办的国际科学研究，首届禁核试核查科学与技术大会（Science and Technology Conference，SnT）举办于2011年，2013年的科学与技术大会于6月17日至21日，在奥地利首都维也纳霍夫宫举办。

本届禁核试核查科学与技术大会共有来自CTBTO、国际原子能委员会（International Atomic Energy Agency，IAEA）等国际组织，各国地震、地球物理研究机构、国家数据中心、科研院校，核查设备供应商等100余个国家和地区的750余名专家参会。中国地震局、禁核试北京国家数据中心等单位参加了此次大会。本次大会共收到论文330篇，其中大会报告80篇，张贴海报250余幅。

2 会议宗旨与议题

2013年禁核试核查科学与技术大会的宗旨是通过CTBTO与科学界的互动，加强核查监测研究并促进其发展，具体来说包含4个方面：①实现科技创新成果在CTBT核查中的应用；②促进核查数据在科学研究方面的推广应用；③加强CTBTO与科学界在经验及创新构思方面的交流；④扩大科学界参与禁核试核查监测。

本次大会共分为3个议题：复杂地球系统，事件及其特征，传感器技术、台网技术、数据处理技术的进展。

复杂地球系统议题着重于地球的动态与静态特征，这些特征可以通过分析地震、水声、次声数据、现场测量的地球物理数据或其他监测数据获取。地理特性的研究进而也会促进监测数据的处理与判读。具体研讨内容包括：岩石圈、水圈及大气的全尺度结构以及相互作用；地震与声数据、放射性核素扩散轨迹数据的科学应用；区域地震波走时模型与次声波声速模型；放射性核素传输的大气与地表模型；利用高分辨率地球物理技术研究地壳结构特征地质变化的预测模型及数据；日本东北大地震与福岛核电站事故再分析等。

地震、爆炸、放射性核素泄露产生的信号可被当地、区域或全球监测台网观测到，这些事件的发生时间、地理位置、事件特征可从监测数据中获取。事件及其特征议题包括：根据逼真地球模型进行地震事件定位；利用逼真大气模型进行次声定位；根据多点放射性核素探测结果确定源区域；利用当地、区域以及全球台网评估源的特性；核事故的观测与评估；人工事件及观测结果与现场视察的关联；事件特征描述与现场视察程序在民用领域的应用等。

全面禁止核试验条约规定可以对1 000km2范围内的可疑区域进行现场视察。因此，传感器、台网、数据处理技术进展议题着重于传感器、台网及监测数据处理技术与解读方面所取得的进展。这些进展可能来自已经在其他领域获得应用的技术，如卫星影像；或对其他技术加以改进使之适用于CTBT。具体研讨内容包括：监测网络的设计；全球、区域事件与现场视察系统的比较及融合；不同监测数据的融合处理；与CTBT现场视察相关的商业和科学应用；提高系统的可维护性、可靠性及运行效率；适合处理大量数据的机器学习方法及其数据结构；将科技创新融入到运行数据处理上的技术途径；传感器、监测台网、全球台网的数据传输与处理、现场视察等方面的技术展望；教育、能力建设及知识转让等。

3 会议内容

会议首先由PTS执秘泽博博士对本次会议的情况进行了简要介绍，联合国秘书长潘基文专门为本次大会录制了致辞视频。本次会议采用3种交流方式：特邀专家专题报告、专家技术报告以及海报交流。

大会特邀专家包括英国皇家国际事务研究所的帕特丽夏路易斯等IAEA前负责人汉斯·布利克斯做了“安全需要科学和批判性思维”、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室前主任西格弗里德·赫克做了“批准《全面禁止核试验条约》的风险与效益分析”、美国前国务卿埃伦·陶舍尔做了“推进布拉格降低核风险决议”、法国国防部战略研究部主任米歇尔·米雷耶做了“科技：验证可持续性的关键”等报告。

3.1 地震监测

国际数据中心（International Data Centre，IDC）工作人员介绍了IDC事件定义准则。在目前定义准则下，IDC的事件公报中漏检了较多小震级区域事件，若适当放宽事件定义标准，则能解决上述问题，但可能导致IDC公报中事件数大幅度增加。另外，还介绍了利用波形相关检测技术进行全球重复地震事件检测的设想，通过设定波形模板，将实时监测波形数据与模板信号进行互相关，通过相关检测实现重复事件的检测。挪威地震研究中心（NORSAR）介绍了一种经验匹配场技术（empirical matched field processing，EMFP），通过匹配台站记录的不同频带信号与模板信号具有相同的波前特征，从而实现对大地震余震的检测，该方法解决了因震源时间函数差异导致的波形相关检测失效问题。

大会多篇报告介绍了区域地震信号走时模型（regional seismic travel time，RSTT）反演的研究成果，目前美国已经完成了北美和欧亚部分地区的区域地震信号走时模拟反演。相关内容包括：RSTT基本原理、初始模型、在地震事件定位中的应用、利用真实事件对RSTT进行验证、性能评估等。利用国际监测系统（international monitoring system，IMS）台站观测的数据，在使用不同信号走时模型和关联信号数据量的情况下，对真实事件进行定位分析。结果表明，使用RSTT模型可以显著提高IMS地震事件的定位精度

集成地震分析结果的台网处理技术（NETwork processing Vertically Integrated Seismic Analysis，NET-VISA）是近年来研究的一种有别于传统格点搜索法的地震事件关联方法，通过利用真实地震事件及信号的统计特征，建立相应的概率模型。在保证相同误检率的情况下，可以使得IDC大量减少漏检事件，从而改善大事件余震的定位精度、提高处理速度，NET-VISA关联的先决条件是分析地区有历史事件分布。下一步研究计划包括添加水声台站进行关联、集成实时背景噪声水平等。

大会还有多篇报告介绍了IMS台站监测能力，检测信号与事件的量化评估方法；印度技术研究中心对喜马拉雅及周边地区的地震事件进行了再分析，总结了5.5级以上事件的发生规律。哈萨克斯坦地球物理研究机构对爆炸P波初动现象进行了研究，分析了前苏联1968—1983年在里海核试验场进行的19次核试验的爆炸机理；哈萨克斯坦地震台网每年记录超过5 000个爆炸事件，通常情况下，爆炸产生的地震波初动向上（＋），大约有0.2%的爆炸事件地震波初动向下（-）。

3.2 次声监测

次声技术是本次科技大会的重要内容之一，在6月17日下午与6月20日下午安排了两个次声专场报告。议题分别为大气结构与次声、次声传感器与数据分析，每个议题由5篇大会报告组成。另外20余篇海报交流了与次声相关的研究成果。

美国夏威夷大学对海洋表面波非线性共振产生的次声波进行了研究，该次声信号的频率在0.2Hz左右，利用气候预报再分析系统提供的全球风场数据，通过WAVEWATCH 3波谱模型对2010—2012年的微气压场进行了预测。CTBTO与法国科研机构等共同开展了大气表面压力扰动与2008年8月1日太阳耀斑活动规律性的研究并与临时布设的微气压计及IMS次声台网的监测结果进行了比较。利用线性数值谱模型对全部微气压计进行了预测，结果表明，臭氧层和对流层温度的降低都会在地表产生可监测的气压扰动，而对流层温度的降低更可能是导致地表气压变化的主要因素。IDC介绍了IMS次声数据参与火山监测的相关情况，欧洲大气分层动力学研究（ARISE）计划旨在研究大气层的动力学问题，该计划获得了CTBTO、法国图卢兹火山灰观测中心等40余家科研机构参加，CTBTO为该项目提供了大量次声数据。俄罗斯大气物理研究所分析了1981—2011年俄罗斯不同季节多次10kg～70t地面爆炸，发现不同季节在中层大气层（20～120km）内均存在一个很好的大气分层结构，总体上，中层大气层中温度和风的垂向分布不均匀性是该分层结构的主要特征。目前，IMS与各国研究机构建立的次声台站普遍采用MB2000和MB2005次声传感器。在本次大会期间，来自法国原子能委员会（French Alternative Energies and A-tomic Energy Commission，CEA）的技术人员介绍了最新研制的MB3000系列次声传感器，该传感器最显著的优势是具有自适应校正能力。

3.3 核素监测

劳伦斯利弗摩尔国家实验室、拉斯阿拉莫斯实验室、罗斯朗自然实验室等机构的技术人员介绍了使用示踪气体注入原地下爆炸腔体进行试验研究的最新进展，英国和意大利的研究机构报告了爆后放射性同位素泄露过程的模拟计算。瑞典国防研究机构（FOI）介绍了现场视察（on-site inspection，OSI）新型惰性气体监测系统（SAUNA-OSI）的研发进展，通过加快流程速度提高了可获取样品的数量、优化了铅屏蔽体设计，正在进行原理样机的试验。法国CEA和美国西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest NationalLaboratoryPNNL等机构正在研发以Si-PIN作为β探测器的新型β-γ符合测量系统，并考虑将其纳入已有的氙监测系统。伊朗报告了使用外校准源对β-γ系统进行校准的研究、英国核素实验室介绍了反宇宙射线γ谱仪的研发情况。多篇报告介绍了放射性氙本底的监测情况和变化的规律性等。

3.4 水声监测

IDC介绍了水声监测技术研究的相关情况，目前，IMS水声监测网络包括5个T相台站、6个H相台站；介绍了一种三维抛物线水声信号传播模型，通过实例与二维模型进行理论模型及实测结果比较。荷兰、英国、奥地利等国的科研机构利用两个位于印度洋的IMS水声台站，开展了监测南极冰山的研究，识别出了由冰山破裂、相互撞击、分解产生的水声信号。利用台阵信号方位角，对两个较大的冰山（C20，B17B）进行了信号源定位，将定位的时空结果与卫星观测结果进行对比，发现这些冰山就是所观测水声信号的触发源，且在冰山破碎时产生的水声信号最为集中。以C20冰山为例，随着冰山的不断破裂，探测事件在主冰山东南方向集中分布，这一观测结果表明，水声观测可以记录卫星无法识别的冰山破裂过程。

3.5 特殊事件分析

本次科技大会安排专题对朝鲜第3次核试验和2013年2月15日俄罗斯陨石爆炸进行交流。

IDC对朝鲜第3次核试验的监测情况进行了总结，IMS地震台网监测到了来自朝鲜前两次核试验场附近的清晰信号，IDC计算的事件震级为4.9，共有96个IMS台站监测到了信号，包括I30JP与I45RU次声台站；针对可能出现的放射性核素泄露，利用大气输运模型对核素扩散进行了模拟，在“2 ·12”核试验后，周边核素台站没有立即监测到放射性异常。55天后，即4月7日，在JPX38台站监测到了明显的Xe-133，通过ATM反演认为监测到的异常核素来自朝鲜核试验场，日本、韩国等也给出了类似结论。NORSAR介绍了利用波形相关进行定位的结果，定位结果位于2009年试验点西南450m，误差100m。

韩国地球物理与矿产研究所（Korea Institute of Geoscience and Mineral Resource，KIGAM）的分析结果认为，第3次核试验地点位于2009年爆炸位置以南400m，利用事件震级和P波谱比值，KIGAM给出的当量范围为6～7kt（±3kt）。日本原子能研究院也利用大气模拟等技术对4月7日Xe-133异常进行了分析，认为朝鲜第3次核试验是成功的，爆炸当量相当于10kt，核燃料可能为Pu-139。

IDC、美国艾莫斯实验室、法国CEA等机构介绍了2013年2月15日流星爆炸事件的分析结果。IMS次声台网中20个次声台站监测到了此次事件，其中最远的次声台站距离爆炸点达45 000km。次声信号的持续时间为10min～3h，多个次声台站监测到了大气层不同反射层反射的次声信号。监测次声信号的平均周期为39s，根据周期与当量关系，推测此次流星爆炸当量为450kt，与美国NASA公布的结果较为接近。

3.6 多种监测技术融合

IDC介绍了一种利用大气输运反演，实现了地震、次声、水声与放射性核素的融合。当放射性核素台站测到异常核素时，利用大气输运进行反演，结合由大气输运反演计算的核素敏感区域，从审核公报中搜索出敏感区域内可能与核素监测结果匹配的事件，并标记为融合事件。

德国国家数据中心（National Data Centre，NDC）与瑞典NDC在大会报告中介绍了2012年国家数据中心实战演练（NDC Preparedness Exercise 2012，NPE2012）的相关情况。NPE2012由德国NDC负责组织，我国NDC参加了包括此次演练在内的历次NPE演练德国NDC介绍了NPE2012演练的相关情况，并对演练事件推演过程进行了说明，与瑞典NDC分析过程基本相似，包括利用同位素活度比确定触发事件的发生时间范围，利用大气输运反演确定触发事件的区域，并依此确定触发事件。

本次大会的详细内容可在全面禁止核试验条约组织网站查询（http：∥www.ctbto.org／the-organization／science-and-technology-the-conference-series／）。

（作者电子信箱，唐伟：tang.wei＠ndc.org.cn）

TL91；

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10.3969／j.issn.0235-4975.2014.05.007

2014-03-07。