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《青年科学》

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《青年科学》杂志创办于1980年,是沈阳日报报业集团主管并主办的综合性期刊。辽宁省一级期刊,曾连续两届被国家新闻出版署评为“全国百种重点期刊”。

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卫星--监测地震的“天眼”

2008-12-27 21:54:05

  汶川特大地震和接连不断的强余震,让人们更加迫切地要寻找一种有效的地震预测手段。尽管目前这还是一个世界性难题,但从科技发展的前景来看,通过太空中的卫星这颗“天眼”进行地震预测很可能是解开这道难题重要的突破口。

  卫星预测摆脱地面局限

  现在世界各国监测地震的主要手段是地面台站观测。但在国境边界、海洋、高山、原始森林等地区建设观测站比较困难,这导致地震监测存在许多空白区。太空中的对地观测卫星具有全天候、全球性、周期短、效率高、动态性强等优点。它可以克服地面勘探中的许多限制,精度甚至可达毫米级。所以利用卫星监测地震,及时获取地震前兆信息,实现地震短临预报已成为各国地震科学家的研究热点。

  用卫星进行地震监测其实并不难。地震与地壳运动是分不开的,应用广泛的GPS导航卫星就能通过监测地壳变化来预报。目前GPS导航系统的定位精度已超过地壳活跃地区的年应变速率。另外,地震会引起地球引力的变化,可以根据这个现象发展地震重力预报卫星。美国“重力恢复与气候实验”卫星就测到了“苏门答腊·安达曼大地震”引起的地球引力变化。现在最主要的卫星地震预报手段是使用气象卫星监测地表热红外辐射的变化和使用地震电磁卫星监测电磁场的变化来预报。

  气象卫星预报对强震更敏感

  在地震发生前,震中周围的岩层会产生裂隙,二氧化碳、氢气、甲烷等气体从岩层的裂隙中释放出热量,产生热红外异常。所以可以通过卫星遥感技术对地面热红外辐射进行观测,再综合地质构造、地震带分布和其他气象情况的分析来预报地震发生的时间、震中的位置和震级。

  1990年至2000年,中国国家地震局和国家气象局借助气象卫星、资源卫星获取的红外实测数据,首创了地震短临预报技术,进行了100次地震预报,预报准确率达到50%以上。实践表明,这种预报在预报强震方面很有效,因为强震前异常反应强烈,异常增温较明显。

  电磁变化监测渐成预报主流

  从发展前景来看,使用地震电磁卫星来预报地震正逐步成为主流。在多数大地震发生前,震中附近都发现过大量与电磁波有关的异常现象。使用卫星监测大气电离层变化可为人们准确预报地震提供参考。

  冷战时期的地下核试验产生的强震会引起电磁异常,为了监测西方国家地下核试验的情况,前苏联发射过多颗可监测电磁异常的卫星。后来它们被用于地震预报,转化成为专门的地震卫星。

  不过,受运行周期、卫星性能等的影响,在大地震发生前的1个月时间内,1颗地震预报卫星飞过震中上空的次数也就几次,持续时间也很短,可获得的观测数据非常少,凭这些数据来判断地震的时间、地点和强度是非常困难的。如果能建立包括监测电磁、重力、热红外辐射等多种不同类型卫星组成的星座,则可进一步满足地震预报要求。卫星数量和种类越多,资料积累就越多,有利于地震电磁耦合机理、地震前兆特征和干扰的研究。目前美国、俄罗斯、乌克兰、意大利、日本、中国台湾地区等,都有发射监测电磁的地震卫星计划,它是地震卫星观测的发展方向。

  权威专家认为,尽管地震预报还是难题,但通过发展我国的地震卫星技术,将空间手段与地基监测相结合,建立天地一体化的立体地震电磁监测系统,能明显增加地震前兆的信息量,为地震预测预报提供重要的科学依据。

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