省地震局攻克关键技术解决地震速报重大难题

文/叶青 通讯员/朱映雪 韦潇君 图由广东省地震局提供

省地震局攻克关键技术解决地震速报重大难题

文/叶青 通讯员/朱映雪 韦潇君 图由广东省地震局提供

地震速报是地震台网的核心功能。能否在震后又快又准地发布震中位置、震级大小等地震参数，关系到政府和社会地震应急快速应对和决策，事关社会稳定和正常生产生活，意义非凡。

然而，地震速报却是一道国际性难题，世界同行一直都在为此研究着。广东省地震局自主研发的“数字地震台网信息实时自动处理系统”（以下简称“JOPENS系统”）攻克了地震速报“快”与“准”的重大技术难题，实现我省范围内1分钟内测出震级并速报，国内平均为2—3分钟；且可实时接收世界各地地震台网记录的地震波形图并自动分析计算，该技术的延伸发展，可对地震作进一步预警，避免人员、财物受到更大的伤害。该项目荣获2015年度广东省科技进步奖一等奖。

地震速报可减少损失

地震速报要快，要准。国际上每一次大地震事件发生，所有同行都在比赛谁能又快又准速报出地震信息。

“地震速报实际上是一场国际科学竞赛，全世界都在研究。但其技术难度很大，因为震源的位置、构造等不一样，地球内部看不见、摸不着，要对它进行测定谈何容易。” 广东省地震局局长黄剑涛说。

地震速报的意义在于将采集到的信息发布给地震波还没到达的重点目标，以便采取紧急措施，有效减少损失。以新丰江水库为例，其周围有将近20个监测台，一旦发生地震可在5到10秒内测定参数。对于运行中的高铁、生产中的核电站或者危险品工厂，其意义更加重大。发达国家非常重视地震预警技术的研发，日本建立起全国性的地震预警系统，起到很好的减灾效果。

工作人员通过“JOPENS系统”观察参数

速报时间缩短近半个小时

地震速报很大程度上依赖于台网布局是否合理，地震信号的检测、识别及数据处理技术是否快速、有效。

近些年来，我国台站数量从200 余个发展到2000 多个，覆盖大陆及周边海域。这带来了一系列技术问题：需要传输和处理的数据量越来越大；分立式的地震台网处理模式导致每个区域和流动地震台网的监控区域受到限制，台网边界区域的地震监控能力差；特别是地震数据处理依赖人机交互分析，国内地震要在震后15－30分钟内才能完成速报，对国外远震的速报甚至要1 小时后，不能适应信息化时代和经济社会快速发展的需要，我国迫切需要自主研发一套适用于大区域尺度、海量台站数据处理的地震速报系统，大幅度提高地震台网数据管理和处理的自动化程度。于是，由广东地震局研发的JOPENS系统应运而生。

黄剑涛说，地震学（地震观测）是研究地球内部结构构造的唯一手段，每一个地震犹如是地球内部的一盏闪光灯，对地震波分析计算相当于给大尺度的地球“成像”，难度极大。2000年，广东地震局开始此项目，自此开始了持续15年的研发。2007年，该系统在全国范围内推广使用。2009年，省地震局承担国家地震速报自动速报任务。同时JOPENS系统装备在多个省级台网和国家援外台网实现地震数据实时交换、地震自动速报等多项功能。

在地震速报这场国际竞赛中，广东地震局研发的JOPENS系统攻克了地震速报“快”与“准”的重大技术难题，略胜一筹。2008年汶川地震，广东省地震局3分钟定出震中、震级8.0和范围，比美、日快。2011年，日本发生9.0级大地震，广东省地震局局震后4.1分钟测出9.0震级，日本和美国均经过两次震级修订，耗时10多分钟才确定为9.0级。

黄剑涛介绍，利用JOPENS系统，目前我省范围内可实现1分钟内测定地震参数并速报，国内平均为2—3分钟，周边国家在5分钟内实现。地震速报时间比过去快了快了近半个小时，更有助于稳定社会，减少停工停产，减少和避免地震谣言的产生。

地震趋势判断可避免更大伤害

除了快准，JOPENS系统的运用也为地震预警系统打下基础。地震预警是指在强地震波到达之前，利用地震波与电磁波的速度差及到达的时间差发出警报，日本、美国、墨西哥等国已有研发并陆续投入使用。

黄剑涛讲到了台湾1999年7.6级地震。首震过后，当时阿里山一大型酒店老板按应急指南指挥大家留在空旷地方不要返回酒店房间，一个多小时后，又发生了6.8级地震，大家眼睁睁看着楼房倒塌，但无人伤亡。他说：“可见，震后趋势判断十分重要。”

JOPENS系统可兼容最多类型的地震仪器，面对复杂的地震波，只用一个软件就可自动分析，实现高度集成的人机交互。例如汶川地震后，很短时间内上万个余震接连不断的发生，借助该系统可实现对地震波准实时的分析，这对后续地震趋势的分析判断作用很大。

该系统中的按需组网能力，可以将流动地震台与震区及周边的国家、省、市县地震台迅速组网，实时将观测数据传回后方地震台网中心，为余震趋势判断提供依据，也为进一步研究震源特征、探索地震的发生和发展过程积累基础资料。

此外，该系统不仅能汇聚全国几千个地震台站的海量实时波形数据，还可以汇聚全球共享地震台站和中国境外地震台，具有处理全球地震的能力。下一步，国家有望在大首都圈、粤闽交界、川滇甘和新疆西北部四个片区进行地震预警系统的建设，而这一切，离不开对地震又快又准的测定。

链接：JOPENS系统的三大技术创新

第一，在国内率先实现地震自动速报，攻克了地震参数测定“快”且“准”的关键技术难题。在汶川、玉树、芦山、鲁甸、尼泊尔、日本等大地震发生后，能在几十秒到几分钟内准确地测定地震参数。

第二，实现地震观测数据实时共享，可组建大规模地震台网。系统制订了地震数据传输和共享协议，地震台网之间可以灵活共享观测数据；有丰富的数据接口，可以读取目前世界上主流厂家的地震观测设备的数据。

第三，国内首创地震台网集成处理技术。系统实现了自动处理、人机交互处理、信息发布一体化，通过技术手段协同多台网的地震分析编目，统一我国地震台网观测数据产出。