地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場問答（五）

地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場問答(五)*

Q：中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場對(duì)于地震預(yù)測這一科學(xué)難題的解決有什

么戰(zhàn)略考慮？

A：中國的地震預(yù)報(bào)思路是“場源結(jié)合”,強(qiáng)調(diào)“場”的動(dòng)態(tài)監(jiān)

測和“源”的過程追蹤。過去由于各方面條件的限制，重點(diǎn)在“場”

的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。現(xiàn)在，隨著觀測和數(shù)據(jù)分析技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)對(duì)“源”

過程的追蹤成為可能。中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場結(jié)合這一科技發(fā)展趨勢，

把地震預(yù)測這一科學(xué)難題的階段性的研究重點(diǎn)，放在對(duì)“源”的孕

育發(fā)展過程進(jìn)行精準(zhǔn)監(jiān)測和實(shí)證性研究上，這是推進(jìn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)向物理

預(yù)報(bào)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵一步，在這一過程中所形成的若干科學(xué)認(rèn)識(shí)、技術(shù)進(jìn)

步，對(duì)國家的發(fā)展也具有重要的戰(zhàn)略意義。(中國地震局科學(xué)技術(shù)與

國際合作司車時(shí))

Q：中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場有哪些特點(diǎn)，有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢？

A：實(shí)驗(yàn)場是世界首個(gè)“從地震破裂過程到工程結(jié)構(gòu)響應(yīng)“全鏈條

設(shè)計(jì)、唯一針對(duì)大陸型強(qiáng)震進(jìn)行系統(tǒng)研究的地震科學(xué)重大基礎(chǔ)設(shè)施。

實(shí)驗(yàn)場建成后，將成為科學(xué)研究鏈條最系統(tǒng)最完整、觀測數(shù)據(jù)最豐富

最連續(xù)，國際領(lǐng)先的大陸型地震研究基地。作為一個(gè)分布式的國家重

大科技基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)驗(yàn)場的不可分割性主要體現(xiàn)在體系層面。從系統(tǒng)

工程中的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隱喻(neurocyberneticsystemmetaphor)”

出發(fā)，實(shí)驗(yàn)場總體設(shè)計(jì)高度重視從每一個(gè)“神經(jīng)元”(sensor)到

“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中心”之間的鏈接和系統(tǒng)以集成方式實(shí)現(xiàn)感知的研究對(duì)

象。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)場在與現(xiàn)有觀測設(shè)施實(shí)現(xiàn)充分的共享共用的同時(shí)，通

過技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系、運(yùn)行維護(hù)體系、成果轉(zhuǎn)化體系的設(shè)計(jì)，明確實(shí)驗(yàn)場

國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的邊界，這不僅是實(shí)驗(yàn)場有限目標(biāo)、有限內(nèi)容、

有限投資的需要，而且是實(shí)驗(yàn)場以現(xiàn)代化的方式實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化、展務(wù)

地震業(yè)務(wù)、服務(wù)國家建設(shè)和區(qū)域發(fā)展目標(biāo)的必要的措施。（中國地震

局科學(xué)技術(shù)與國際合作司車時(shí)、中國地震局地球物理研究所李麗）

Q：在項(xiàng)目建設(shè)方面，中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場是怎么考慮建設(shè)重點(diǎn)、建

設(shè)密度和建設(shè)規(guī)模的？

A：任何建設(shè)都應(yīng)該是有限目標(biāo)，“有所為有所不為的“，中國地

震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場也不例外。

實(shí)驗(yàn)場的一個(gè)重要目標(biāo)是“建設(shè)紅河斷裂帶與川滇菱形地塊東邊界

及鄰區(qū)高時(shí)空分辨率地震觀測網(wǎng)”o其中，高空間分辨率主要針對(duì)

重點(diǎn)地區(qū)實(shí)現(xiàn)，在原有的“一帶五區(qū)”中，突出地震預(yù)測的科學(xué)目

標(biāo)，觀測系統(tǒng)優(yōu)先部署在其中的四個(gè)區(qū)中，尤以其中的兩個(gè)“灰犀

?！毙再|(zhì)的地區(qū)為重點(diǎn)；五個(gè)區(qū)按照其科學(xué)目標(biāo)的不同和階段性發(fā)

展的設(shè)計(jì)，在方法上各有側(cè)重；與工程相關(guān)的強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)觀測和結(jié)構(gòu)

響應(yīng)觀測針對(duì)重點(diǎn)地區(qū)進(jìn)行，并優(yōu)先考慮原計(jì)劃中四個(gè)重點(diǎn)地區(qū)中的

兩個(gè)；同時(shí)，有重點(diǎn)地開展光纖傳感技術(shù)的野外試驗(yàn)，這是極大地提

升空間分辨率的前沿技術(shù)。高時(shí)間分辨率主要通過現(xiàn)代地震觀測和數(shù)

據(jù)分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)，包括波形相關(guān)技術(shù)、人工智能技術(shù)、綠色主動(dòng)源技

術(shù)等，與實(shí)現(xiàn)高空間分辨率的重點(diǎn)部署緊密結(jié)合?？刂埔?guī)模、分期實(shí)

施是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)場長遠(yuǎn)科學(xué)目標(biāo)的基本途徑。

實(shí)驗(yàn)場以野外實(shí)驗(yàn)為主，野外實(shí)驗(yàn)與室內(nèi)物理實(shí)驗(yàn)和數(shù)值實(shí)驗(yàn)相結(jié)合。

“十四五”期間的實(shí)驗(yàn)場國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以野外實(shí)驗(yàn)為

重點(diǎn)，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)控制在合理范圍內(nèi)，并直接為野外實(shí)驗(yàn)服務(wù)。

實(shí)驗(yàn)場國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施向國內(nèi)外科學(xué)界開放，其建設(shè)主要集中

在作為“骨架”和基準(zhǔn)的長期連續(xù)觀測站網(wǎng)和與此相關(guān)的數(shù)據(jù)及

數(shù)據(jù)產(chǎn)品的共享服務(wù)系統(tǒng)。以此為基礎(chǔ)進(jìn)行的相關(guān)科學(xué)問題的研究，

通過其他的科技項(xiàng)目（例如國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、

中央級(jí)公益性研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)等）予以支持；與此配套的

其他科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，通過其他的投入渠道（例如財(cái)政部專項(xiàng)、

小型基本建設(shè)項(xiàng)目、中央級(jí)公益性研究所修繕購置專項(xiàng)等）予以支持。

（中國地震局地球物理研究所李麗、韓立波）

Q：中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場的建設(shè)和發(fā)展中，川滇地區(qū)和其他地區(qū)是什

么關(guān)系？

A：根據(jù)實(shí)驗(yàn)場的長遠(yuǎn)規(guī)劃，“十四五”期間主要以川滇地區(qū)為重

點(diǎn)，未來?xiàng)l件成熟，可向華北、新疆等研究區(qū)拓展。面向“世界性

創(chuàng)新高地”的建設(shè)目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)場有針對(duì)性地吸引不同學(xué)派、不同

“范式”、不同技術(shù)路線的研究到實(shí)驗(yàn)場進(jìn)行假說檢驗(yàn)、學(xué)術(shù)爭論、

技術(shù)比較；與世界上的其他實(shí)驗(yàn)場開展比較研究和“協(xié)同分布式實(shí)

驗(yàn)”。（中國地震局科學(xué)技術(shù)與國際合作司車時(shí)）

Q：中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場與以往的防震減災(zāi)科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的關(guān)系

是怎樣的？

A：國家高度重視防震減災(zāi)事業(yè)的發(fā)展，僅從“九五”開始至今，

就通過一系列重大基本建設(shè)項(xiàng)目、國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，對(duì)我

國地震科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)給予了強(qiáng)力支持。在地震觀測方面，“九

五”期間“中國數(shù)字地震觀測系統(tǒng)建設(shè)和地震前兆臺(tái)站（網(wǎng)）技術(shù)

改造項(xiàng)目”，投資0.6億元；“十五”期間中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)

絡(luò)工程項(xiàng)目，投資22.8億元；“十二五”期間中國地震背景場探

測項(xiàng)目，投資4.2億元；“十三五”期間國家地震烈度速報(bào)與預(yù)警

工程項(xiàng)目，投資18.7億元。這些項(xiàng)目使中國的地震觀測全面進(jìn)入數(shù)

字化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代。在大地測量方面，“九五”期間中國地殼運(yùn)動(dòng)

觀測網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，投資1.4億元；“十一五”期間中國大陸構(gòu)造環(huán)境

監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，投資5.2億元。這些項(xiàng)目使中國的地震大地測量全面

進(jìn)入空間技術(shù)時(shí)代,這些重大工程所形成的地震觀測實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，成?/p>

中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場建設(shè)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)也提供了重大項(xiàng)目的實(shí)施

和管理的經(jīng)驗(yàn)。

中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場的目標(biāo)是在這些工作的基礎(chǔ)上，全面推進(jìn)地震預(yù)

測的現(xiàn)代化。適應(yīng)新時(shí)代國家地震安全的需要，地震預(yù)測的現(xiàn)代化不

僅包括充分利用新技術(shù)所提供的發(fā)展機(jī)遇，使在精準(zhǔn)測量、時(shí)間變化

檢測、野外半可控實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的“判定式科學(xué)假說檢驗(yàn)”成為可能,

從而對(duì)地震預(yù)報(bào)這一世界性科學(xué)難題發(fā)起新一輪強(qiáng)有力的沖擊，并以

此全面提升對(duì)大國競爭具有重要戰(zhàn)略價(jià)值的精準(zhǔn)對(duì)地觀測能力；而且

還包括充分考慮新時(shí)代國家治理現(xiàn)代化的需求，通過從地震破裂到工

程響應(yīng)及鏈生災(zāi)害的“全鏈條”科學(xué)問題的研究，使各時(shí)空尺度的

地震預(yù)測成為可能，為實(shí)現(xiàn)從減輕地震災(zāi)害損失到減輕地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)

的轉(zhuǎn)變發(fā)揮最大效能，促進(jìn)我國對(duì)地震風(fēng)險(xiǎn)的理解和控制，達(dá)到與現(xiàn)

代化國家總體目標(biāo)相適應(yīng)的能力和水平。

特別值得一提的是，汲取以往項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，在中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)

場的工作中，更多地重視了系統(tǒng)工程思路和方法的應(yīng)用。（中國地震

局地球物理研究所李麗、丁志峰）

Q：比照世界先進(jìn)水平，中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場試圖追求的目標(biāo)是什么？

A：實(shí)驗(yàn)場面向地震科技的前沿問題，注重發(fā)揮中國地震科學(xué)的特色

優(yōu)勢。

在地震中長期預(yù)測方面，沿川滇菱形地塊去邊界這一世界上最大規(guī)模

的包括震源機(jī)制相近、處于地震孕育全周期不同階段的斷層段的斷裂

體系，通過“空間換時(shí)間”的策略，以“源”為研究重點(diǎn)，開展

以活動(dòng)斷裂的“閉鎖段”、大陸地區(qū)的“慢地震”、斷層系統(tǒng)的

演化等為直接研究目標(biāo)的高時(shí)空分辨率多學(xué)科觀測研究，其中連續(xù)測

震手段的觀測站點(diǎn)密度在一些地區(qū)超過美國南加州地區(qū)目前的水平，

與已有川滇地區(qū)地震觀測系統(tǒng)資源共享，可探測到的微震數(shù)量為現(xiàn)有

川滇地區(qū)地震觀測系統(tǒng)的3倍以上（這已超出監(jiān)測預(yù)警業(yè)務(wù)的要求，

而完全是面向地震預(yù)測目標(biāo)的科學(xué)研究的要求）；連續(xù)GNSS觀測站點(diǎn)

密度在重點(diǎn)地區(qū)超過美國南加州地區(qū)目前的水平，并可為改善現(xiàn)有的

GNSS觀測系統(tǒng)分散、部署重復(fù)、以流動(dòng)觀測為主的局面發(fā)揮決定性

作用。

在地震短臨預(yù)測方面，圍繞地震孕育發(fā)生過程的“亞失穩(wěn)”模型，

以“源”和“場”的關(guān)系為研究重點(diǎn)，在原滇西地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場

及其周邊地區(qū)、川滇交界地區(qū)、川滇菱形地塊東邊界與紅河斷裂帶交

匯地區(qū)，并兼顧整人川滇地區(qū)，開展面向科學(xué)假說檢驗(yàn)的多學(xué)科、多

尺度野外觀測實(shí)驗(yàn)，其中受地表氣象條件和環(huán)境影響較小的溫泉流體

地球化學(xué)觀測站點(diǎn)規(guī)模超過意大利和日本現(xiàn)階段的水平。

在地震強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)預(yù)測和工程震害預(yù)測方面，針對(duì)不同烈度的典型地

區(qū)，圍繞復(fù)雜場地響應(yīng)和典型工程結(jié)構(gòu)、重大及特殊工程結(jié)構(gòu)、高密

度群體建筑、城市地下空間的地震響應(yīng)，開展高分辨、多類型、“全

天候”的觀測實(shí)驗(yàn)，其中井下一地表相結(jié)合的高分辨率強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)

觀測站點(diǎn)密度達(dá)到國際領(lǐng)先水平，地震災(zāi)害情景構(gòu)建及其應(yīng)用的能力

達(dá)到國際先進(jìn)水平C

在地震鏈生災(zāi)害防治方面，汲取地震預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)場的經(jīng)驗(yàn)，建成國際上

第一個(gè)地震鏈生災(zāi)害綜合防治科學(xué)實(shí)驗(yàn)場。

在新技術(shù)的野外實(shí)驗(yàn)方面，以顯著提升精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)感知能力為主要目標(biāo),

以近斷層觀測為重點(diǎn)，與“一帶五區(qū)”部署相結(jié)合，面向世界科技

前沿，為光纖傳感器、綠色主動(dòng)震源、“北斗”應(yīng)用、深井綜合觀

測、人工智能、大數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用提供野外科學(xué)實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用系

統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，推進(jìn)其技術(shù)成熟度水平的提升；其中光纖傳感器、綠色

主動(dòng)震源、“北斗”應(yīng)用以自主技術(shù)為主，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。（中

國地震局地球物理研究所丁志峰、李麗）

Q：中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場預(yù)期可能取得重要成果的科研方向有哪些？

A：非常理解這個(gè)何題，因?yàn)閷?duì)于剛剛從事科研工作的年輕同志，選

擇一個(gè)有希望的科研方向是至關(guān)重要的。但同時(shí)，坦率地說，這是一

個(gè)難于回答的問題c因?yàn)榛A(chǔ)科學(xué)研究總是有很多“意外”。

從中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場的觀測實(shí)驗(yàn)條件來看，結(jié)合近期國際地震科技

的重要進(jìn)展，一些有可能取得重要科技成果的方向還是可以預(yù)期的。

這些方向包括、但不限于下面的10個(gè)(其實(shí)“十大方向”之類，

多少是有些“形式主義”的，大家倒不必認(rèn)真對(duì)待)。

(1)現(xiàn)代意義上的、廣義的預(yù)測(中長期地震預(yù)測、短臨地震預(yù)測、

地震強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的預(yù)測、地震災(zāi)害及其鏈生災(zāi)害的預(yù)測)是實(shí)驗(yàn)場的

核心科學(xué)問題。短臨地震預(yù)測，即本來意義上的地震預(yù)測，既是歷史

上的實(shí)驗(yàn)場的核心科學(xué)問題，也是此次實(shí)驗(yàn)場受到高度重視的關(guān)鍵科

學(xué)問題。實(shí)驗(yàn)場階段性的目標(biāo)是，以新的多學(xué)科觀測為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)地

震預(yù)測從經(jīng)驗(yàn)/統(tǒng)計(jì)性預(yù)測到物理預(yù)測的最初一公里。

(2)中長期地震預(yù)測的核心科學(xué)問題，是從板塊邊界帶到具體地震

斷層的應(yīng)力傳遞的最后一公里問題，也是從經(jīng)驗(yàn)/統(tǒng)計(jì)預(yù)測到物理/

數(shù)值預(yù)測轉(zhuǎn)換的最后一公里問題。其階段性、地域性工作特點(diǎn)還在于,

沿川滇菱形地塊東邊界這一世界上最大規(guī)模的包括了處于不同孕震

階段的相似的斷層段的斷裂體系，進(jìn)行類似于天文學(xué)中的“空間換

時(shí)間”的刻畫?？梢灶A(yù)期的是，這是實(shí)驗(yàn)場的第二個(gè)重要方向。

(3)實(shí)驗(yàn)室的物理實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)室的數(shù)值實(shí)驗(yàn)、野外實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)

場實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，是實(shí)驗(yàn)場的重要研究方式，但實(shí)驗(yàn)場首先要強(qiáng)調(diào)野外

實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。誘發(fā)/觸發(fā)地震的研究，構(gòu)成了實(shí)驗(yàn)場預(yù)期成果

的第三個(gè)重要方向。

(4)地震科學(xué)是觀測科學(xué)，科學(xué)目標(biāo)與觀測目標(biāo)組成一個(gè)矩陣，例

如，形變觀測既可以用來解決中長期預(yù)測問題，也可以用來解決短臨

預(yù)測問題。中長期地震預(yù)測既需要形變觀測手段，也需要地震學(xué)手段、

地球化學(xué)手段。這個(gè)矩陣本身就是實(shí)驗(yàn)場的價(jià)值所在，它同時(shí)決定了

實(shí)驗(yàn)場(操作層面)的組織架構(gòu)。實(shí)驗(yàn)場需要野外工作的支撐、數(shù)據(jù)

匯集和初加工的支撐。從新技術(shù)應(yīng)用(硬的方面)和數(shù)據(jù)科學(xué)應(yīng)用(軟

的方面)開展研究，首先要從準(zhǔn)可控實(shí)驗(yàn)的角度去認(rèn)識(shí)。這是實(shí)驗(yàn)場

的一個(gè)帶有時(shí)代性、前沿性的方向。

(5)地震情景構(gòu)建是地震預(yù)測現(xiàn)代化的重要探索，是體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)場時(shí)

代性的另一個(gè)重要方面。地震預(yù)測現(xiàn)代化的最重要標(biāo)志，就是要在科

技上落實(shí)“兩個(gè)堅(jiān)持三個(gè)轉(zhuǎn)變”。這是實(shí)驗(yàn)場的一個(gè)有可能產(chǎn)出高

水平成果的方向。

(6)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施主要是通過提供background,backbone,

baseline,首先是backbone和baseline,構(gòu)成一個(gè)新版的野外實(shí)驗(yàn)

室(naturallaboratory)。實(shí)驗(yàn)場的感知網(wǎng)是一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式的結(jié)

構(gòu)，這是與其他科技基礎(chǔ)設(shè)施(如加速器)不同的，同時(shí)，它與當(dāng)?shù)?/p>

的用于常規(guī)地震監(jiān)測預(yù)報(bào)預(yù)警的觀測系統(tǒng)，既有合作共享，又有清晰

的邊界。這一邊界表現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)場的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系一這將是實(shí)驗(yàn)場的一

個(gè)重要方向?？梢云谕氖?，實(shí)驗(yàn)場如試圖成為世界性的地震科技創(chuàng)

新基地，那么實(shí)驗(yàn)場的國際標(biāo)準(zhǔn)將是一個(gè)重要標(biāo)志。

(7)在實(shí)驗(yàn)場的建設(shè)中，數(shù)據(jù)支撐、數(shù)值實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)科學(xué)，這三個(gè)

部分需要、并且有條件統(tǒng)籌規(guī)劃。我們既需要一個(gè)物理的實(shí)驗(yàn)場，也

需要一個(gè)數(shù)字的實(shí)驗(yàn)場。數(shù)字的實(shí)驗(yàn)場一定意義上可能更重要。這個(gè)

方向，可作為另一個(gè)重要的方向，產(chǎn)出不一定“高產(chǎn)”，但非常重

要。

（8）實(shí)驗(yàn)場既是naturallaboratory,也是testsite,這是實(shí)驗(yàn)

場的一個(gè)預(yù)期“高產(chǎn)”的方向。但如同航天器試驗(yàn)場的任務(wù)并不是

自己研制航天器，實(shí)驗(yàn)場（國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施）支持新技術(shù)的主

要方式，不一定是自己去發(fā)展具體的新技術(shù)，而是為TRL7-9的新技

術(shù)提供試驗(yàn)平臺(tái)。觀測技術(shù)如此，抗震技術(shù)和鏈生災(zāi)害防治技術(shù)也應(yīng)

如此。

（9）一方面，實(shí)驗(yàn)場中的科學(xué)研究通過國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施之外

的科技資源支撐實(shí)現(xiàn)，另一方面，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)科技資源

具有強(qiáng)勁的帶動(dòng)作用。也就是說，我們需要一個(gè)物理的實(shí)驗(yàn)場、一個(gè)