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我校交叉学科科研团队在地震预警与速报领域实现重要突破
发布时间:2014-12-24 来源: 浏览:11

我校地球和空间科学学院“创新人才计划”张捷教授、“青年创新人才计划”张海江教授、计算机科学与技术学院“杰出青年科学基金”获得者陈恩红教授、博士生郑毅、地球和空间科学学院博士生况文欢及张雄等6名地球物理交叉学科科研团队成员,经过三年多的科研努力,在地震预警与速报领域实现了重要突破。该研究成果以”Real-time monitoring earthquakes using a search engine method”为题发表在12月4日出版的《自然》的子刊《自然通讯》上 [Nature Communications. 5:5664 doi:10.1038/ncomms6664 (2014)],张捷教授为第一作者和通信作者。 

 

速报地震信息意义重大。地震发生后,如果能够较快地报出相关信息,对于制定抢险救灾的方案特别关键。如果能在震后几秒内自动报出信息,则可以对地震波还没有传播到的地区实施“预警”。地震的初至波以平均每秒5公里的速度传播,最有破坏力的横波以平均每秒3公里的速度传播,而“预警”电信号在电缆中则以每秒接近30万公里的速度传播,因此在震中附近地区,在地震横波到来之前可能有几秒到十几秒的预警时间。接到预警信号后,人们可以迅速就近采取防护措施,高铁、核电站、建筑工地、工厂等重要设施立即实施紧急关停方案。目前世界上有四个国家或地区建立了地震自动预警系统。最为先进的日本REIS地震预警系统,可以在接到地震信号5秒钟后定出地震位置和震级,约2分钟后估计出地震破裂的震源机制。我国地震监测系统目前在震后2分钟自动完成定位和定震级,震后约2小时给出震源机制解。震源的破裂机制十分重要,比如地震是否会引起强海啸的预测需要分析所有的地震参数,包括震源深度、震级和地震破裂机制。海底发生的大型逆冲或正断层类型的地震易引发强海啸,而走滑断层的地震则不会。 

 

地震预警示意图:在地震发生后的几秒钟内迅速得出地震信息,对30公里以外区域发出警报,在地震波到达预警区域之前,人员就近采取防护措施,重要设施如核电站、高铁、机场等实施紧急关停方案。 

 

我校地球物理交叉学科科研团队利用互联网快速搜索技术,预先建立地震数据库,通过快速搜索最佳匹配地震图,实现了在收到地震数据后1秒钟内同时确定地震位置、震级和震源机制,在地震预警与速报领域实现了重要的突破,达到了世界领先水平,这项技术的应用将可能大幅度地降低地震灾害对人类的威胁。《自然通讯》评审专家称赞这个跨学科的地震速报解决方案是“出色的”,“为地震实时监测做出了重要贡献”。目前这项技术已在41个国家申请了技术发明专利,日本现已批准了该专利的申请。中国地震局已经与该交叉学科科研团队建立了合作,针对该技术在国家台网的实施,设立了地震行业科研专项。用计算机快速搜索技术解决地球物理问题也开辟了一个新的学术领域,张捷教授课题组应用这些新的理论方法解决了电磁成像、地震成像、页岩气开发等一些前沿科学问题,并发表了一系列学术论文。 

 

计算机科学与技术学院陈恩红教授、数学科学学院杨周旺教授和物理学院武杰教授分别在地空学院进行跨学科学术交流并参与科研项目合作

 

地球物理交叉学科科研团队由张捷教授于2011年加入中国科大时发起成立,除地球和空间科学学院师生外,参与学术交流与科研的还有12位来自计算机科学与技术学院、信息科学技术学院、数学科学学院及物理学院的教授,目前已经在多个学术领域取得了国际领先的科研成果。 

 

(地球和空间科学学院,计算机科学与技术学院)


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