地震電磁擾動觀測方法與技術(shù)專題研討會紀(jì)要＊

地震電磁擾動觀測方法與技術(shù)專題研討會紀(jì)要＊

中國地震學(xué)會地震電磁學(xué)專業(yè)委員會和中國地震局地殼應(yīng)力研究所于2011年12月26—27日在北京聯(lián)合召開地震電磁擾動專題研討會。參加本次專題研討會的有中國地震學(xué)會地震電磁學(xué)專業(yè)委員會主任委員、中國地震局地震預(yù)測研究所副所長蔡晉安，中國地震局地殼應(yīng)力研究所副所長楊樹新，中國地震局地震預(yù)測研究所研究員錢家棟、趙家騮、關(guān)華平、副研究員席繼樓，中國地震局蘭州地震研究所研究員杜學(xué)彬、副研究員譚大誠，中國地震臺網(wǎng)中心研究員盧軍，上海市地震局研究員馬欽忠，中國地震局地殼應(yīng)力研究所研究員吳榮輝、田家勇、王蘭煒、副研究員張世中以及該所其他從事電磁擾動觀測研究的科研人員。

本次研討會由蔡晉安和楊樹新共同主持。在研討會上，蔡晉安就本次研討會的目的、意義和重要性發(fā)表了講話；張世中和王蘭煒分別就《DCRD－1電磁擾動觀測系統(tǒng)》和《區(qū)域電磁擾動觀測數(shù)據(jù)》做了報告；各與會專家以甘肅試驗臺網(wǎng)及其觀測數(shù)據(jù)為主要討論對象，對地震電磁擾動觀測手段當(dāng)前的現(xiàn)狀、目前存在的主要問題以及預(yù)期發(fā)展方向等問題進(jìn)行了比較深入和廣泛的交流和討論。

1 地震電磁擾動觀測現(xiàn)狀

地震電磁擾動觀測是地震電磁學(xué)中的重要手段之一，在地震監(jiān)測預(yù)測中具有一定的應(yīng)用實效。自1976年唐山大地震以來，我國的電磁擾動（又稱電磁波、電磁輻射等）觀測在群防群測工作發(fā)展迅速，目前，已建成各類型的電磁擾動觀測臺站150多個。

由于歷史原因，目前使用的觀測儀器種類較多，觀測對象不一致（電場、磁場、電磁場），觀測頻段不相同（超低頻（ULF）、甚低頻（VLF）、低頻（LF）），觀測裝置不相同，觀測儀器（傳感器）的性能差異較大，傳感器架設(shè)（埋設(shè)）方式不同，儀器標(biāo)定方法不一致，觀測結(jié)果的表述不一致，觀測環(huán)境和臺址條件差異較大。這給資料的共享、數(shù)據(jù)分析研究、地震預(yù)測、觀測方法與理論研究以及臺網(wǎng)管理等方面均產(chǎn)生了一定的困難。

國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展帶來了一系列新型的電磁環(huán)境騷擾源，如地鐵（輕軌）、電氣化鐵路系統(tǒng)、超高壓交直流輸電/用電系統(tǒng)、以及其他各類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行等產(chǎn)生電磁污染等；同時，由于目前的電磁擾動觀測場地附近人文活動頻繁，對電磁擾動觀測中磁場觀測分量造成的影響尤為嚴(yán)重；這些騷擾源及其產(chǎn)生的電磁環(huán)境污染，對地震電磁擾動的觀測和研究帶來了多種不同程度的影響。

雷電影響也是一種天然電磁環(huán)境干擾，除了產(chǎn)生數(shù)據(jù)的波動和擾動外，強(qiáng)雷電沖擊還可能造成觀測儀器工作不穩(wěn)定，甚至造成儀器停測和毀壞。試驗觀測表明，在較強(qiáng)雷電天氣影響的情況下，儀器可能記錄到完整的雷電過程，該過程最長可持續(xù)1個小時以上。由于這些雷電干擾數(shù)據(jù)的形態(tài)與磁暴發(fā)生時的記錄數(shù)據(jù)形態(tài)類似，這對數(shù)據(jù)的分析會造成一定的影響。

鑒于地震電磁擾動觀測方法和觀測技術(shù)的多樣性和復(fù)雜性，中國地震局已于2009年頒布并實施了地震行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地震地電觀測方法 電磁擾動觀測》，對地震電磁擾動觀測對象、測量原理、觀測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)出等方面的基本要求進(jìn)行了規(guī)范和規(guī)定。

2010—2011年，由中國地震局地殼應(yīng)力研究所牽頭，依據(jù)地震電磁擾動觀測方法標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)要求，利用“DCRD－1型電磁擾動觀測儀”，在甘肅省組建了由嘉峪關(guān)、高臺、紅沙灣和靜寧等4個臺站組成的電磁擾動試驗觀測臺網(wǎng)，以期通過試驗觀測，以及對區(qū)域內(nèi)電磁擾動觀測數(shù)據(jù)總結(jié)和討論，為今后電磁擾動觀測臺站的選址、建設(shè)和數(shù)據(jù)分析等方面積累經(jīng)驗。

2 地震電磁擾動觀測發(fā)展思路及相關(guān)問題討論

到目前為止，地震電磁擾動觀測、研究及發(fā)展仍然處于自發(fā)狀態(tài)，未能實現(xiàn)系統(tǒng)化研究和正規(guī)化管理。從這個意義上講，地震電磁擾動觀測仍然是一個新型的觀測方法和觀測手段，在觀測機(jī)理研究、觀測方法、觀測技術(shù)、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用以及觀測管理等方面，均存在一些尚待進(jìn)一步研究、探索和討論的問題。

（1）關(guān)于觀測方法和觀測技術(shù)

從目前全國范圍內(nèi)的電磁擾動臺網(wǎng)運(yùn)行結(jié)果來看，各個臺站觀測得到的數(shù)據(jù)的差異性比較大，主要表現(xiàn)在背景變化沒有一定的規(guī)律性，事件變化的同步性比較少見，環(huán)境干擾問題和天然電磁擾動變化比較難以區(qū)分。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是多方面的，從觀測方法和觀測技術(shù)的角度主要表現(xiàn)在：觀測對象的差異性，如觀測物理量、觀測頻段不一致等；觀測方式具有差異性，包括裝置布設(shè)方式、數(shù)據(jù)記錄方式等；缺乏觀測系統(tǒng)的穩(wěn)定性和觀測數(shù)據(jù)的客觀性評價方法和標(biāo)準(zhǔn)等；同時，觀測對象物理量及其在觀測區(qū)域內(nèi)的變化特性，也是產(chǎn)生這種差異性的可能原因，尚待進(jìn)一步的研究和討論。

在甘肅試驗觀測中所采用的DCRD－1電磁擾動觀測系統(tǒng)，專門配置了穩(wěn)定性檢查儀，可以對觀測裝置系統(tǒng)進(jìn)行定期和不定期檢查，有望在保證觀測系統(tǒng)的可靠性等方面發(fā)揮一定的作用。

（2）關(guān)于數(shù)據(jù)產(chǎn)出、存儲和提取

地震電磁擾動觀測的頻段范圍包括0.1～10Hz范圍，大多數(shù)觀測儀器均有將頻段往高頻延伸的愿望，以期能夠獲取更多、更精細(xì)的電磁場變化信息。因此，電磁擾動觀測的數(shù)據(jù)采樣率一般都比較高，不低于50Hz。大量的觀測數(shù)據(jù)如何產(chǎn)出、表達(dá)、存儲和提取是地震電磁擾動觀測研究中長期討論的問題。

有關(guān)從事數(shù)據(jù)分析、管理、預(yù)報等方面的專家建議，在數(shù)據(jù)產(chǎn)出和存儲過程中，應(yīng)保證被測信息不遺漏為基本原則，能夠提取從觀測到的數(shù)據(jù)中提取到物理意義明確的原始觀測信息；建議在保存所有高采樣數(shù)據(jù)的同時，由省局或中國地震臺網(wǎng)中心的數(shù)據(jù)管理中心，按照地震分析預(yù)報人員和數(shù)據(jù)應(yīng)用研究人員的要求，再做進(jìn)一步的處理，形成必要的數(shù)據(jù)產(chǎn)品等。

（3）關(guān)于事件與干擾的識別與處理

根據(jù)多年來積累的地震電磁擾動觀測資料，地震有關(guān)的電磁擾動事件及其變化特性可能與震級、震中距、方位等信息具有一定的關(guān)聯(lián)性。然而，在目前電磁擾動觀測臺網(wǎng)中記錄到的有關(guān)事件變化，除了可能與地震孕育、發(fā)生和發(fā)展過程相關(guān)外，也可能與周邊地區(qū)電磁環(huán)境干擾具有一定的關(guān)系，也有的事件變化直接和天然電磁場的高頻背景變化相關(guān)。

如何從各種干擾變化和背景變化中識別和界定有用的事件，是地震監(jiān)測預(yù)測應(yīng)用非常重要的問題，也是從事地震監(jiān)測預(yù)測研究和數(shù)據(jù)分析應(yīng)用研究人員非常關(guān)注的問題。建議能夠結(jié)合對觀測對象的變化特性、觀測機(jī)理、干擾模型分析等方面的研究工作，在電磁擾動事件的識別、分析和處理等方面做進(jìn)一步的深入研究和探索工作。

（4）關(guān)于區(qū)域臺網(wǎng)數(shù)據(jù)綜合分析

甘肅試驗臺網(wǎng)的儀器數(shù)量還是比較少，臺站之間的間距也相對比較大，最大間距約400km，各個臺站的臺址條件、觀測環(huán)境等各不相同，不利于對區(qū)域性電磁擾動變化特性及其變化規(guī)律性做出總體性、客觀性的分析和判定。

建議相關(guān)研究人員在對甘肅試驗臺網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時，能夠結(jié)合已經(jīng)建成甘肅天祝試驗臺陣的同類臺站、甘肅省區(qū)域內(nèi)的其他類型的電磁擾動臺站以及該區(qū)域內(nèi)其他相關(guān)手段的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，以期獲得更為客觀可靠的變化信息，為進(jìn)一步推動地震電磁擾動觀測手段的應(yīng)用和發(fā)展提供參考。

中國地震學(xué)會地震電磁學(xué)專業(yè)委員會

2012年3月20日

P318.5；N27；

D；

10.3969/j.issn.0235－4975.2012.04.017

2012－03－23。