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湖北省地震局(中國地震局地震研究所)主辦

我所的招生專業有《固體地球物理學》、《防災減災工程及防護工程》、《大地測量學與測量工程》。研究生培養主要分布在以下5個研究方向中:大地測量與現今地殼運動、重力與固體潮、地震觀測技術與地球科學儀器、水庫誘發地震與工程地震、地震衛星技術及應用。

1.大地測量與現今地殼運動

應用現代大地測量學理論和技術(SLR、GNSS、SAR、INSAR、精密水準、固體潮汐觀測等),研究現今地殼運動(包括:區域地殼變形、斷層運動、地殼應力應變、地殼介質變化)與地震孕育發生的關系、形變前兆機理、地震預測預報技術與方法等;開展大陸動力學、地球陸海變化及其環境影響、演化規律等研究;通過跟蹤國際現代大地測量觀測技術的最新發展,積極參與國際合作與交流,提高我國現代大地測量的理論與觀測技術水平,推進其在我國地震科學事業發展和國民經濟發展中的應用。

采用GNSS、重力、精密水準、激光測距等重復測量技術和手段,獲取大量覆蓋我國主要地震活動帶的觀測資料,為中長期地震預測和現今地殼運動研究、大陸動力學研究積累了寶貴的原始資料。特別是“中國地殼運動觀測網絡”工程和2000重力網的成功建設,在全國建立了25個基準站、56個基本站、1000多個區域站、數千個重力水準聯測點。目前,在全國有100多個地球形變潮汐觀測和重力固體潮觀測臺站,這些觀測網的觀測資料將進一步提高地震危險區判定、現今地殼運動研究、大陸動力研究的研究水平。可以預見,大地形變測量將在地震監測預報和地震科學研究中發揮愈來愈大的作用。

我所大地測量研究室主要負責大地測量與現今地殼運動研究,現分為空間大地測量組和地殼定點形變組。

空間大地測量研究組在承擔的國家重大科學工程“中國地殼運動觀測網絡”,國家重大基礎研究發展規劃,國家自然科學基金等項目中,用GPS研究中國大陸整體運動,青藏、川滇,天山地區現今構造變形及其地震活動的關系;昆侖山地區8級地震后的應力-應變場及其斷層現今活動;用GPS和InSAR監測長江三峽地區地殼變形及其與水庫誘發地震的關系;用GPS對亞洲大陸現今構造變形的定量化研究等,取得了高水平的研究成果,2001年10月在美國出版的《科學》周刊第294卷,5542期上發表論文"Present-day crustal deformation in China constrained by Global Positioning System measurements",回答了許多構造變動的重大運動學問題,加深了人們對區域運動學與動力學問題的理解;參加“863”項目—中國地震監測衛星計劃的預研與制定,并負責其中的GPS掩星觀測與電離層研究,該研究將為我國計劃發射的地震監測衛星提供設計依據和參數,同時,通過對電離層的分析研究,推動GPS監測電離層以及應用于地震預測研究;現在正在利用InSAR技術研究昆侖山和伽師地震的同震形變、強震變形過程與機理、斷層活動、震后地殼恢復形變等問題;同時正結合GPS和InSAR的優勢在一些項目中積極進行探索。

地殼定點形變研究組負責全國定點形變地傾斜臺網、洞體應變臺網技術管理,建立了形變臺網數據中心、形變臺站觀測數據處理系統、形變前兆臺網專業數據庫系統;參與形變觀測技術規范制定和中國地震局"十五"形變臺網規劃與建設等工作;開展形變中短期動態圖象及其與強震關系、中國大陸板內塊體及邊界帶現今運動等研究。

2.重力與固體潮

應用地球重力學、重力測量學理論和技術,研究重力場變化與地震活動和孕震過程的關系、地震預測預報方法;利用重力測量與重力固體潮觀測資料,研究地球重力場模型、地球深淺結構、物質運移及其動力學、重力固體潮理論方法與應用;開展高精度流動相對重力網測量、絕對重力測量、定點重力固體潮觀測、海域重力測量、航空與衛星重力測量理論與技術及其在地學中的應用研究;積極開展在國民經濟建設中的應用研究。

近年來,始終密切關注和跟蹤國際衛星重力探測技術的發展,并且逐步開始利用衛星重力資料開展大地水準面變化、重力場空間結構及其變化等研究。

在地面重力測量的應用研究方面,應用重復測量的重力變化數據,研究地震前兆異常,改進完善重力、形變、地震聯合反演方法,從地球深部物性結構、物質運移方式與過程的物理機制,對地震以及構造運動的動力學問題進行分析,顯著增強了重力學解決地震以及地質災害、工程損害等實際問題的能力。

我所重力與固體潮研究室是我國為數不多的專門從事重力與固體潮等地球物理學基礎研究,有40余年歷史的研究部門,擁有大量先進重力觀測設備。其主要研究方向與任務,是以絕對重力測定、相對重力聯測和連續重力觀測相結合的國際先進的綜合觀測手段,結合地球重力場與重力固體潮等地球物理學基礎理論,研究中國大陸重力固體潮與區域重力場變化規律,及其地震孕育過程中的前兆特征和震源物理關系。特別在重力固體潮參數變化特征、重力場動態變化和鉛垂線年際變化與強震關系研究;地殼密度變化與地殼形變耦合運動與地震孕育發生模式、重力位錯理論與斷層位錯反演研究,及其在川滇、首都圈地震重點區的應用,以及在地震重力前兆與地震預報理論方法研究等方面取得卓有成效的進展,得到國際學界認可。同時以地球重力學為基礎,結合相關學科成果,開展水庫誘發地震、地震動力學、板塊動力學等問題研究,并取得有意義的成果。

3.地震觀測技術與地球科學儀器

應用光、機、電、數字與計算機技術,研究開發高精密、高智能化地球科學儀器,包括:衛星激光測距、地形變、微重力、固體潮(地面與井下)、寬頻帶數字地震觀測等儀器與設備,救災技術與裝備,航空與衛星星載地球科學儀器的研究與試驗,地球科學儀器的檢測與標定設備的研究與開發。

我所是形變、重力與寬頻帶地震計等地震儀器研制生產與觀測技術研究的主要基地之一,具有無可替代的優勢地位。同時也是計量標準檢定檢測技術的國家級權威單位之一,是地震儀器檢定檢測的權威單位和生產基地。對于計量標準檢定檢測技術開發、標準制定方面,在國內具有很大的影響和知名度。研制開發的“精密水準經緯儀綜合檢驗儀”是國家級計量標準,1997年獲國家發明創造專利金獎,1998年獲國家技術發明二等獎;大地測量儀器計量的室內標準和比長基線標準是中國地震局和湖北省質量技術監督局授權的國內最高標準。湖北省質量技術監督局今年又批準地震所3項企業標準:EMD型電磁差動位移測量系統(QB420000/4623-2002),CG系列光機式垂線觀測系統(QB420000/4624-2002),JSY型液體靜力水準遙測儀(QB420000/4625-2002)。

4.水庫誘發地震與工程地震

水庫誘發地震研究的主要內容包括:水庫區深部構造與三維結構細化研究;地下流體的孕震作用及動力學研究;庫水荷載所產生的地球動力效應模擬研究;三峽水庫誘發地震的機理研究;三峽水庫誘發地震危害性預測及災害防預對策研究。通過研究解釋水庫誘發地震機理、劃分出主要的誘震危險區及其最大誘震強度,并對水庫誘發地震危險性作出評估,提出監測與震害預防的技術與工程對策。

工程地震是在地震預報的基礎上,研究地震的破壞作用,對地震的破壞影響作出預測,以便為建筑工程結構的抗震設計提供科學依據。主要研究內容包括:地震動特性、人造地震動、強震動觀測、結構地震反應特性、場地對地震動的影響、地震危險性分析、地震動衰減關系、場地地震動參數確定和地震小區劃等。

我所應用地震學、地震地質學、大地測量學、水文地質學、工程地震學、工程力學理論與技術,開展水庫地震誘發環境條件與成因機制、水庫地震監測與預測、水庫地震災害評估與防震減災技術、減隔振技術、大壩變形監測、地震安全性評價、工程易損性分析、地震災害評估與預測的理論與技術等方面的研究工作。水庫誘發地震研究方面達到國內領先水平。

“九五”期間,我所牽頭實施完成了“長江三峽工程水庫誘發地震監測系統”建設,為實施三峽庫區的地震活動、地殼形變、地下水動態等監測,跟蹤研究2003年蓄水前后庫壩區地震活動特征、演變規律及其相關環境因素的響應等,為研究三峽水庫誘發地震的機理和預測問題奠定了良好的基礎。

5.地震衛星技術及應用

地震監測衛星技術主要是研究空間觀測技術在監測災害性地震方面的應用,探索地震監測預報的新思路、新方法、新技術。自二十世紀八十年代中期以來,國際上有關空間技術在地震監測預報方面的基礎和應用研究做了大量的工作,取得了矚目的成果。國內外多年的研究表明,搭載著電磁、電離層探測有效載荷的衛星觀測系統已經觀測到了地震孕育、發生過程的ULF/ELF/VLH/LF電磁噪聲、電離層等離子體擾動、高能粒子沉降異常等前兆信息,為揭示地震孕育、發生過程中“巖石圈-大氣層-電離層”耦合(Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling)機理提供了豐富的基礎數據,給地震預報帶來了新的希望。進入二十一世紀,國際上已經實施了許多地震衛星觀測系統工程,如美國的QuakeSat(2003年6月發射)、QuakeSat-2(2007年發射),法國的DEMETER(2004年6月發射)俄羅斯的COMPASS-2(2006年發射)等地震電磁衛星,計劃之中的地震電磁衛星工程還有俄羅斯的“火神”(Vulkan)、美國的GESS(Global Earthquake Satellite System)、日本的ELMOS、英國的SSTL、意大利的ESPERIA等。

地震監測衛星技術與應用研究方向主要分為電離層觀測、人衛激光測距(SLR)、合成孔徑干涉雷達(INSAR)、GPS精密單點定位(PPP)4個研究領域。電離層觀測主要集中在兩個方向,一個是GPS無線電掩星技術,另一個是地基GPS TEC技術。通過對電離層的觀測,揭示地震和電離層的耦合關系。大多數地震在爆發前都表現出明顯的電離層變化異常(如電子總含量TEC、電子密度Ne、臨界頻率f0F2等),利用這兩種觀測技術監測震區電離層的變化,有可能識別即將來臨的強震。人衛激光測距主要研究衛星跟蹤和定軌。合成孔徑干涉雷達(INSAR):是通過合成孔徑干涉雷達技術觀測地殼和斷層形變來監測地震活動。因為InSAR技術的高精度等特性,應用它來監測與地震活動有關的地殼形變異常具有不可替代的優勢。GPS精密單點定位(PPP)與傳統的差分GPS(DGPS)不同,PPP僅用單臺接收機采用非差分技術就可達到cm級、甚至于mm精度的動態定位,且一經初始化即可實現單歷元的快速定位,因此在工程和地形變連續監測方面具有很高的實用價值。

中國地震局自2003年開始,正在積極推進地震電磁探測衛星的立項,目前進展順利。這些地震衛星工程的實施,必將極大地推進空間技術在地震監測領域的應用,并有望在地震預報特別是地震短臨預報方面取得突破性進展。迄今為止,我所空間技術與應用研究中心已完成了一個科技部“863”計劃項目和兩個地震青年基金課題,這些項目都與空間衛星技術監測地震活動有關。目前正在開展地震電磁衛星的綜合論證工作,為地震電磁衛星工程立項進行技術準備。

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