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全球首个“超级观测站”在乐山建成丨直击“超级观测站”①
2021年08月24日 09:21 来源:四川在线 编辑:曹惠君
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  代玉巍 汪菲 四川在线记者 曾小清

  ●在乐山的观测站,可实时监测从地下5米至350公里高空的垂直范围近20个物理量的变化数据。系统数据将实时传回武汉,集成寻找新的震前规律。这种跨学科集成研究在全球尚属首次,它将为地球科学研究提供有力的数据支撑。

  ● 乐山西临青藏高原,南望云贵高原,北接龙门山断裂带,此处建站,观测站与各高原之间“垂向”距离达3000多米,更有利于“垂向”监测。

  ● 该系统由中国地质大学(武汉)主导,包括乐山师范学院在内的全国10多家高校和相关科研单位参与。

  地震往往难以准确预测并提前预知,自1800年前张衡发明了地动仪观察地震以来,人们一直在探索和挖掘较为精准的方式来预测地震。

  据《长江日报》报道,由中国地质大学(武汉)领衔的地震预测系统已有初步研究成果,并成功预警了青海玛多7.4级地震和云南漾濞6.4级地震等事件。该系统近日已在乐山市郊建成并试运行。

MVP-LAI系统基地图。受访者供图

  该系统有一个拗口的名字:“跨圈层扰动监测(MVP-LAI; Monitoring of Vibrations and Perturbations in Lithosphere, Atmosphere and Ionosphere)系统”,目前已受到世界同行关注,日本地球物理学权威称之为地震“超级观测站”(以下简称“观测站”)。

  主导这个系统建设运行的是中国地质大学(武汉)的陈界宏教授及其团队。8月23日下午,前往乐山的陈界宏在接受四川在线记者采访时表示, 观测站是全球首个地球科学跨学科集成研究系统,可预警地震、雷雨、暴风等恶性空间天气事件。他说,该系统的成功建成将在今后数十年内,为地球科学的研究提供有力的数据支撑。

  【直击】

  8月23日,记者跟随陈界宏教授一行走进乐山市市中区青平镇青和村。在掩映的青山之间,占地225平方米的“跨圈层扰动监测系统”基地由绿色铁栅栏围起来,小型的转动摄像头灵活的捕捉着现场录像。走进检测基地,方正的基地中心白色铁栅栏保护着一台“边界层风廓线雷达系统监测仪”。

MVP-LAI系统正面照。受访者供图

  陈界宏的学生、中国地质大学(武汉)博士生毛志强介绍,该“边界层风廓线雷达系统”可以实时的监测其垂直向上100米至4000米的大气风场,这是目前观测大气层物理量变化的重要设备。

  在基地四周分别设置了4个圆柱体炮筒状的声呐探测系统设备,主要针对1000米范围内的温度进行实时检测。

  毛志强说,通过观测站监测的数据,可及时预警地震、雷雨、暴风等恶性空间天气事件,监测的参照物包括天空云层变化,地下水气压、温度和变化,以及高空电离层电子浓度等。

  基地共有3个棕色木屋。左手的1号木屋,存放着地震仪和全天空照相机。每一小时,照相机会实时拍摄一张天空照片并传至网端。 毛志强说,科学家通过观测天空的云层变化,来发现异动;木屋正后方角分别摆放了3口井。井内分别存放着气压计和温度计,可探测地震前地下水和气压、温度的变化。周围,放置了雨量计和地下水位计,“如果天空没有观测到下雨,而水位计又发生了变化,则属于异常变化”。

  木屋外,有一个两米多高的独立支架,放置了一台科研专用GPS。“它可以测量35万米高空的电离层的电子浓度,”毛志强说,高空的电离层就是分离的,地震之前可能会有波动,传达到天上去它就会扰动电离层,一旦GPS垂直上空的电离层浓度发生变化,也表示电离层有异动。

  2019年,武汉方面便开始与乐山对接。陈界宏表示,在地理位置上来看,乐山处于四川的腹心位置,且西邻青藏高原,南望云贵高原,北接龙门山断裂带,该观测站与各高原之间“垂向”距离达3000多米,此处建站更利于“垂向”监测和地震与地质灾害等物理量的变化数据。

  观测站2020年3月动工修建。乐山师范学院省高校重点实验室主任、电材学院院长助理青海银是选址的主要负责人。他介绍:“要找到一个相对合适的场地来建,很难。既要电磁环境没有干扰,也要少人为活动的干扰,太偏远的地方要考虑无人值守和后期维护问题,距离城市太近各种干扰太强无法得到准确的监测数据。”

  目前观测站的MVP-LAI系统包含14种观测设备,其中12种位于青和村的基地内,另外两种由于发射的信号容易造成干扰波,则放置于乐山市师范学院校区,即“流星雷达”、“电离层相干散射雷达”。两个雷达都属于主动发射信号的雷达监测系统,通过反射波进行相关领域研究。其中流星雷达主要针对7.5万米高空到10.5万米高空进行风场和温度监测;电离层相干散射雷达则主要针对20万米高空-35万米高空进行风场和温度监测。

  “今年5月,基地设备全部调试完毕后便投入试运行,数据目前已用于相关领域的分析和研究。”青海银解释,“系统可以观测到地球物理变化,预测地震只是其中之一,同一个观测点,从地下5米至350公里高空的垂直范围内,相关地振动、地形变、地磁场、地下水、气压、大气风场、大气电场等近20个物理量的变化数据,都能被有效监测到。”


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