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2021-08-24 07:25 四川日报
观测站正面照。 受访者供图
观测站里的地震仪。 汪菲 摄
监测预报地震，人们通常只盯着地下的变化蠕动，很少有“向上看”的，更没有上下同时兼顾的。而近日，全球首个从岩石圈、大气圈、电离层“天地间”三个圈层同时进行监测的灾害数据系统——“跨圈层扰动观测系统”在乐山市建成。
中国地质大学（武汉）的陈界宏教授及其团队主导该系统建设运行，有包括乐山师范学院在内的全国15家高校、科研单位参与。8月23日下午，前往乐山的陈界宏在接受记者采访时表示，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。今后数十年内，它将为地球科学的研究提供有力的数据支撑。
现场直击
14种观测设备，寻找新的震前规律
位于四川盆地的乐山，西接青藏高原，南邻云贵高原，北望龙门山断裂带。这里的监测数据正实时传回武汉南望山下，寻找新的震前规律。
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，青山掩映下，由绿色铁栅栏围住、占地225平方米的“跨圈层扰动观测系统”基地坐落于此。
走进基地，只见正中位置，由白色铁栅栏保护着一台仪器。“这是‘边界层风廓线雷达系统监测仪’。”陈界宏的学生、中国地质大学（武汉）博士生毛志强介绍，该仪器可实时监测其垂直向上100米至4000米的大气风场，是目前观测大气层物理量变化的重要设备。
基地四周，分别设置了4个炮筒状的圆柱体声呐探测系统设备，对1000米范围内的温度进行实时监测。
“通过观测站监测的数据，可及时对地震、雷雨、暴风等恶性空间天气事件进行预警。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。”毛志强介绍道。
目前观测站的“跨圈层扰动观测系统”包含14种观测设备，其中12种位于青和村的基地内。
基地内的木屋，存放着地震仪和全天空照相机。每隔一小时，照相机会实时拍摄一张天空照片并传至网端。科学家通过观测天空的云层变化，来发现异动。
木屋正后方，摆放了3口井。井内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。”毛志强说。
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，“高空的电离层是分离的，地震之前可能会有波动，传到天上去就会扰动电离层，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，需要关注。”
选址乐山
西邻青藏高原，更利于“垂向”监测
观测站于2020年3月动工修建。2019年，武汉方面便开始与乐山对接。陈界宏表示，之所以选址乐山，主要是因为乐山处于四川的腹心位置，且西邻青藏高原，垂直高度差达3000多米，在此处建站更利于“垂向”监测。
“既要确保电磁环境没有干扰，还需人为活动干扰少。”观测站选址主要负责人、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坦言，要找到一个相对合适的场地，很难，“太偏远的地方要考虑无人值守和后期维护问题；距离城市太近则各种干扰太强无法得到准确的监测数据。”
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。”
目前，这个观测站已有新的发现。陈界宏团队已利用这个系统，与中国地震局地震预测研究所一起通过数据分析，发现今年5月两次震前多圈层振动和“驻波”效应。这两次地震是青海玛多7.4级地震和云南漾濞6.4级地震。（代玉巍 汪菲四川日报全媒体记者曾小清）
观测站正面照。 受访者供图
观测站里的地震仪。 汪菲 摄
监测预报地震，人们通常只盯着地下的变化蠕动，很少有“向上看”的，更没有上下同时兼顾的。而近日，全球首个从岩石圈、大气圈、电离层“天地间”三个圈层同时进行监测的灾害数据系统——“跨圈层扰动观测系统”在乐山市建成。
中国地质大学（武汉）的陈界宏教授及其团队主导该系统建设运行，有包括乐山师范学院在内的全国15家高校、科研单位参与。8月23日下午，前往乐山的陈界宏在接受记者采访时表示，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。今后数十年内，它将为地球科学的研究提供有力的数据支撑。
现场直击
14种观测设备，寻找新的震前规律
位于四川盆地的乐山，西接青藏高原，南邻云贵高原，北望龙门山断裂带。这里的监测数据正实时传回武汉南望山下，寻找新的震前规律。
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，青山掩映下，由绿色铁栅栏围住、占地225平方米的“跨圈层扰动观测系统”基地坐落于此。
走进基地，只见正中位置，由白色铁栅栏保护着一台仪器。“这是‘边界层风廓线雷达系统监测仪’。”陈界宏的学生、中国地质大学（武汉）博士生毛志强介绍，该仪器可实时监测其垂直向上100米至4000米的大气风场，是目前观测大气层物理量变化的重要设备。
基地四周，分别设置了4个炮筒状的圆柱体声呐探测系统设备，对1000米范围内的温度进行实时监测。
“通过观测站监测的数据，可及时对地震、雷雨、暴风等恶性空间天气事件进行预警。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。”毛志强介绍道。
目前观测站的“跨圈层扰动观测系统”包含14种观测设备，其中12种位于青和村的基地内。
基地内的木屋，存放着地震仪和全天空照相机。每隔一小时，照相机会实时拍摄一张天空照片并传至网端。科学家通过观测天空的云层变化，来发现异动。
木屋正后方，摆放了3口井。井内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。”毛志强说。
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，“高空的电离层是分离的，地震之前可能会有波动，传到天上去就会扰动电离层，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，需要关注。”
选址乐山
西邻青藏高原，更利于“垂向”监测
观测站于2020年3月动工修建。2019年，武汉方面便开始与乐山对接。陈界宏表示，之所以选址乐山，主要是因为乐山处于四川的腹心位置，且西邻青藏高原，垂直高度差达3000多米，在此处建站更利于“垂向”监测。
“既要确保电磁环境没有干扰，还需人为活动干扰少。”观测站选址主要负责人、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坦言，要找到一个相对合适的场地，很难，“太偏远的地方要考虑无人值守和后期维护问题；距离城市太近则各种干扰太强无法得到准确的监测数据。”
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。”
目前，这个观测站已有新的发现。陈界宏团队已利用这个系统，与中国地震局地震预测研究所一起通过数据分析，发现今年5月两次震前多圈层振动和“驻波”效应。这两次地震是青海玛多7.4级地震和云南漾濞6.4级地震。（代玉巍 汪菲四川日报全媒体记者曾小清）
延伸
“超级观测站”四川的合作伙伴负责啥
“跨圈层扰动观测系统”由国内15家高校、科研单位成立科研联盟，共同出资近400万元建设完成。该系统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”。
15家联盟单位包括：中国地质大学（武汉）、武汉大学、南方科技大学、合肥工业大学、浙江大学、地质灾害防治与地址环境保护国家重点实验室（成都理工大学）、乐山师范学院、兰州交通大学、西南交通大学、中国地震局地震预测研究所、中国地震台网中心、四川省地震局、中国科学院国家空间科学中心、中国地震局成都青藏高原地震研究所、武汉高德威信息技术有限公司。
科研联盟内的各个参与团队分别投入技术、资金、设备等，将共享此监测站的所有监测数据，分别进行各自领域的科研研究。
中国地质大学(武汉)的陈界宏教授介绍，中国地质大学（武汉）的团队主要负责主导整个系统的台站规划，提供基地建设意见，并组合一个可以获得多方面数据的监测系统，确保为参与团队提供一个有效的科学平台，“主要是在技术层面”。作为项目落地方，四川的高校和科研单位则承接仪器选择与安装，并参与观测结果的讨论。其中乐山师范学院负责台站选址、基础建设，设备进场调试与运行维护。
2019年，中国地质大学（武汉）和国家地震局到乐山考察商议选址问题，观测站选址历时3个多月，在全国范围内首选乐山进行选址，最后落定乐山市郊。项目于2020年3月底开始动工建设，同年10月底场地基础建设完成，11月初设备陆续进场调试，2021年5月所有设备调试完成。目前，项目已进入联合试运行阶段。（代玉巍 汪菲 四川日报全媒体记者 曾小清）
访谈
监测地震前兆
探地的同时为什么还要望天
对于“跨圈层扰动观测系统”，中国地质大学(武汉)的陈界宏教授及其团队作了通俗的解释。
陈界宏说，以往，研究岩石圈的人和研究大气圈、电离层的，碰不到一起。科研工作者要么只看地底下发生什么事情，要么只看天上发生什么事情，很少有人既看天上又看地下。而他参与主导的这个系统打通“三圈”：在一个观测点上，实时监测，从地下5米至350公里高空的垂直范围，同时有效监测地振动、地形变、地磁场、地下水、气压、大气风场、大气电场等20个物理量的变化数据，再通过精密的计算和当时的数据波动值，来预判相关领域的变化。这种跨学科集成在全球尚属首次。
陈界宏介绍，这个系统是监测地震前兆全貌的重要窗口，将为揭示震前孕震机理、地壳振荡信号传播、跨圈层能量传递过程等诸多国际科学难题的研究提供必要的条件。目前，该系统已受到世界同行关注。
现在，全自动化的观测站在两套系统支撑下，可基本做到无人值守，实时观测的数据传回位于武汉南望山下的中国地质大学（武汉）数据中心，由研究人员进行分析。
今年的青海玛多7.4级地震和云南漾濞6.4级地震震前，陈界宏团队发现有多圈层振动和“驻波”效应。“地震发生前，在震中区附近，地表持续发生低频的地壳振动，这种振动有可能产生从地下到电离层间的大范围共振效应，我们暂且叫它‘驻波’效应。”陈界宏说，可通过多圈层振动和“驻波”效应初步推测，地震前可能有一种停滞在某个特定空间位置的波动，这种波动可以同时在岩石圈、大气圈和电离层圈观测到。“这一发现的深层意义是，如果这件事情是真的，有机会完善震前异常的机理与模型，了解多种物理参量震前异常的关联性。”陈界宏说。据《长江日报》
