國家地震科學技術發展綱要(2007—2020年)

為貫徹全國科技大會精神,落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020年)》,統籌國家地震科學技術發展,提升我國地震科學技術的水平和能力,保障國家防震減災2020年目標的實現,作為實施《國家防震減災規劃(2006—2020年)》的一項重要措施,特制定《國家地震科學技術發展綱要》

基本介紹

  • 中文名:國家地震科學技術發展綱要(2007—2020年)
  • 實施日期:2006年
  • 依據檔案:《國家地震科學技術發展綱要》
  • 性質:檔案
檔案全文
發展地震科學技術的重要性和緊迫性
我國是一個多地震國家。VII度以上的高烈度區覆蓋1/2的國土,包括23個省會城市和2/3的百萬以上人口大城市;我國目前有6.5億農村人口居住在VI度以上地震危險區。20世紀以來我國地震死亡人數約占全球地震死亡人數的2/5,20世紀後半葉以來我國地震死亡人數約占同期我國所有自然災害死亡人數的1/2。目前我國經濟持續快速增長,城市化進程加快,地震對社會發展和公共安全構成的威脅更加嚴重,如何更好地適應我國經濟社會發展的需求,與時俱進地做好新時期的防震減災工作,是全面構建社會主義和諧社會的一個重要而緊迫的課題。
防震減災是一項科技型社會公益性事業,所面對的是一系列世界性的科學技術難題。依靠科技進步是防震減災事業發展的根本原則和必由之路。目前我國的防震減災能力還落後於已開發國家,距實現國家2020年防震減災目標仍有較大的差距,這種差距主要體現在地震科學技術的發展水平上。因此,加快地震科學技術的發展,最大限度地提升防震減災工作中各個環節的科技含量,是提高我國防震減災能力的迫切需求。
地震科學技術不僅是防震減災工作的支撐,也是開展地球系統科學研究、解決資源和環境等問題的重要基礎,在為國家經濟建設、社會發展、國防和外交服務方面具有重要作用。
國際地震科學技術的發展趨勢
1.防震減災需求是地震科學技術進步的推動力
在防震減災需求的推動下,地震科學技術在世界範圍內持續發展。地震孕育過程的複雜性、對地球內部觀測的局限性、地震事件的突發性等,構成了地震預測的巨大難度。探索地震現象、減輕地震災害的科學和社會需求依然推動著對地震科學核心問題——地震預測的深入研究。近年來,隨著研究工作的不斷深入,特別是在多個地震預報實驗場開展的地震預測預報研究,對這一問題的科學認識不斷深化,並為解決這一世界性科學難題提供了新的機遇。
防震減災工作實踐不斷提出新的需求和新的科學問題,除持續提高地震監測能力、發展地震預測技術之外,地震災害防禦的需求推動了地震危險性區劃、隱伏地震斷層探測及危險性評價、地震強地面運動預測、工程抗震技術、地震預警技術等研究的深入開展,而地震應急救援的需求帶動了地震速報、災害預測與快速評估、地震救援技術等相關研究的發展。一些有重要影響的地震,例如1995年日本阪神地震、1999年土耳其伊茲米特地震、2004年印尼蘇門答臘地震等,催生了多個重大地震科技計畫。
2. 創新和發展成為地震科學技術進步的主旋律
當代地球科學的學科交叉和集成,帶動了地震科學技術的不斷創新。高新觀測技術和實驗技術(寬頻帶和高解析度地震觀測技術、GNSS和InSAR等空間對地觀測技術、海洋地震觀測技術、深鑽技術、數值模擬與仿真技術等)的發展和套用,給地震科學技術不斷注入新的生機和活力。地震科學經過一個多世紀的發展,已成為一個以觀測為基礎、理論體系較完整、緊密結合實際的科學領域。地球過程觀測的長期優勢開始顯現,為做出新發現和回答很多久已提出的科學問題提供了良好的條件。實驗的概念大大擴展,面向地球的大尺度可控實驗與主動探測和密集觀測之間的界限開始被打破。大型計算成為科學數據處理和地球過程模擬的重要手段。許多新現象、新方法和新理論(地震“觸發”、“確定性地震區劃”、時間相依的地震危險性評估、性態抗震設計、抗倒塌設防區劃、災害相容設定地震,等等)的發現和提出,集中反映了地震科學技術的進步。創新和發展成為地震科學技術進步的主旋律。
3. 合作和開放是地震科學技術進步的加速器
與地震和防震減災有關的交叉學科研究使地震學家與其它領域專家之間的聯繫日益密切,交叉學科成為當代地震科學技術發展的主要特徵。技術密集型的特點和面向地球的“大尺度”性質,使地震科學開始呈現“小科學”和“大科學”的辯證統一。
地震科學同時呈現出地域性和國際性的辯證統一。一系列大型科學計畫(“地球透鏡”計畫、大陸和海洋鑽探計畫、國際地震工程模擬網路計畫、國際城市減災示範項目等)付諸實施。與地震科學和防震減災有關的國際交流合作和國際組織十分活躍。與全面禁止核試驗條約監測有關的工作成為國際政治的一個重要的“棋子”。國際地震應急救援成為履行國際責任和人道主義的一面旗幟。地震的多分量監測、實時監測、網路化成為國際地球科學領域關注的焦點問題。地震科學技術不僅對防震減災工作有直接的意義,而且對解決資源、環境等問題顯示出巨大的套用潛力。地震科學相關的數據共享成為世界性潮流,合作和開放成為地震科學技術進步的加速器,競爭與合作是地震科學技術的時代特點。
我國地震科學技術的現狀
1. 主要進展和成就
我國地震科學技術具有悠久的歷史,我國現代地震科學研究的歷史也可追溯至20世紀初。中華人民共和國成立後,特別是1966年河北邢台地震後,適應國家大規模經濟建設和國家安全的需要,中國科學院等多個部門組織力量開展地震科學研究,為我國組建地震專業隊伍、系統開展地震科學技術研究奠定了基礎。此後,在我國政府對地震科學技術的高度重視和持續支持下,在科技部、國防科工委、國家自然科學基金會等國家科技主管部門支持的一系列地震科技項目的帶動下,我國地震科學技術得到迅速發展,為防震減災事業的進步提供了重要支撐,提升了我國在國際地球科學中的地位。中國地震科學面臨大陸地震成因、青藏高原的變形和地震、黃土地區的地震破壞、大城市群的地震安全性等獨特的地域性問題,使中國的地震問題成為國際地震界關注的一個焦點。中國近40年來堅持不懈的地震預測預報研究和探索,由於其長期性、連續性和實踐性的嘗試,在國際地震預測預報研究中具有獨特的科學價值。1975年海城地震的成功預報,是人類歷史上第一次成功的具有減災實效的強震預報。
半個多世紀以來,我國地震科學技術取得的進展和成就主要體現在:
建立了一支有實力的地震科技研發專業隊伍。經過幾十年的發展,國家地震科技主管部門——中國地震局系統已形成了由科研院所、測量和工程中心、省級地震研究機構組成的地震科技專業隊伍。在中國科學院、高等院校、國家相關部門和企事業單位、以及一些地方的市縣地震機構也活躍著一批從事與地震科學技術工作相關的專業技術人員。
形成了富有特色和優勢的專業學科。我國已形成了地震學與地球內部物理學、地震地質和活動構造學、地殼形變與大地測量學、地震工程學等多個基礎性學科,擴展、建立了地震監測預報、災害防禦、應急救援、地震公共安全管理與服務等多個專業技術領域。這些學科和專業技術領域構成了我國防震減災事業的科技基礎,也在我國地球科學和其它相關領域的發展中發揮著不可忽視的作用。
形成了基本覆蓋全國的國家地震監測網路。包括地震台網、地磁台網、地電台網、重力台網、地下流體監測網、地殼形變台網、強地震動台網等,空間對地觀測開始在地震科學技術中發揮作用。地震監測網路作為地震科學技術發展的基礎設施,在科學資料的長期積累和地震活動趨勢的動態監測方面,在解決防震減災實際問題的科技研發方面具有獨特的價值。
初步建成了地震科技基礎條件平台。我國地震系統、高等院校及其它部門的相關科研機構,已先後建立了一批不同類型的面向地震科學技術和相關地學研究的實驗室、研發中心、野外科學實驗站與試驗場。建立了地震科學數據和信息資源共享系統,初步形成了地震科技網路環境。
科技成果不斷湧現,在國際地震科學中占有重要地位。我國地震科學技術取得了一系列創新性成果,多次獲得國家自然科學獎、技術發明獎、科技進步獎等科技獎勵。我國地震科技專家在國際合作、國際組織、國際會議等方面發揮了積極作用,享有良好的聲譽。
科技進步在防震減災工作中發揮了重要作用。新的科技成果不斷套用於地震監測預報、災害防禦和應急救援,防震減災工作的科技含量不斷提高,取得顯著的減災實效。此外,地震科學技術還為國家外交、國際災害救援、全面禁核試條約監測等做出了應有的貢獻。
2. 主要差距和問題
作為一個開發中國家,與國際先進水平、社會對防震減災和地震科學技術的迫切需求相比,我國地震科學技術還存在明顯差距。主要體現在:
地震科學技術基礎性工作薄弱。由於“普查”不夠,“地情”不清,我國防震減災工作的科學基礎不夠堅實。我國大陸發育400條以上有可能產生強震的活動斷層,但目前僅對其中的十幾條大型活動斷層開展過1:5萬比例尺的填圖與綜合研究,僅對約20個大中城市的隱伏斷層開展過1:1萬比例尺的詳細探測、斷層活動性研究和地震危險性評價。目前穿越我國地震構造區的中高解析度人工地震勘探資料十分有限,套用數字地震台陣技術獲取的深部構造探測結果不多,海域地震觀測和研究基礎薄弱。對大多數地區地震安全性評價所需的多種基礎信息,包括地表與隱伏活斷層展布的三維細結構、滑動速率及強震復發行為,強震震害分布、地面運動與烈度衰減關係,沉積盆地的結構與物性,各類建築物、生命線工程以及人口、經濟規模的分布等,還沒有開展普查。
地震科學技術的套用技術不能滿足社會經濟發展的迫切需求。我國一些經濟發達的大中城市存在較高的地震風險,廣大農村地區地震設防程度很差,地震常常造成過多的人員傷亡和過大的社會影響。隨著經濟和社會的快速發展,大跨度、複雜結構的建築物大量湧現,超大型和特性化的建築日益增多,個性化的工程性態抗震設計需求愈加強烈,公眾對減少地震造成的人員傷亡的要求越來越高。隨著信息社會的發展,我國公眾對地震信息服務的質量和速度的要求也越來越高。震後及時開展應急救援是“以人為本”的和諧社會的要求和現代政府提供公共產品和公共服務的最主要體現,地震應急救援有著巨大的需求。由於起步較晚,我國地震應急救援的關鍵技術研發和相關基礎研究極其薄弱,災情快速獲取、震害快速評估、救災指揮決策和相關的地震應急平台建設難以滿足地震應急救援工作的實際需要。我國地震科學技術工作目前依賴國外技術和產品的局面尚未完全改變,一些原有的技術優勢近年來有逐漸弱化的趨勢,在國際地震儀器和產品市場中,除少數儀器外,我國不具備很強的競爭力,觀測技術和儀器儀表方面的原創性成果不多。儘快改變這種現狀,最大限度地提升防震減災工作各個環節的科技含量,是提升全社會抗禦地震災害能力的一項重要任務。
地震科學技術發展和創新能力不強。地震觀測、探測和實驗能力不足,制約著科學研究的創新和學術影響力的提升。與國際先進水平相比,與我國的國土面積、震情國情和社會需求相比,我國在地震觀測、探測和實驗能力方面仍存在相當大的差距。地震和地形變觀測台網分布不均衡,多地震的西部還存在著觀測“盲區”,海洋地震觀測剛剛起步。即使在地震重點監視防禦區,監測系統仍不能很好地滿足科學研究和震情監測的需求。地震監測系統的質量存在諸多問題。地震實驗設備總體上仍較落後,缺乏大中型野外實驗系統。觀測、探測和實驗設施的缺乏,使我國目前對大陸和周邊海域地震構造與動力背景探測和研究不夠、對地震活動規律性認識有限,制約著地震預測水平的提高;對強地面運動與工程結構破壞機理的研究不夠,震害防禦缺少堅實的理論基礎。與此相關,我國地震科學技術在國際地震科學技術中的學術影響力,與我國的震情和國家地位不相適應,地震科技人才的成長也因此受到很大的限制。
地震科學技術發展中的合作和開放不夠。防震減災事業新的需求和我國經濟社會新的發展,給地震科技隊伍的建設和地震科技創新體系建設提出了新的課題。目前分散在不同部門的研究力量在地震科學技術發展中還未能形成合力。地震科學技術發展得到的支持目前還主要來自政府,社會和企業在地震科學技術發展中的作用十分有限。觀測、實驗數據和成果共享程度較低,相應的科技平台和技術條件亟待改進。地震科學技術發展的評估體系和評估標準以及科研項目的管理體制與機制仍存在一些問題,制約著地震科學技術的發展。地震科技人才培養體系不夠完善,地震科學技術發展後勁不足。
二、指導思想、發展目標和戰略部署
指導思想
以鄧小平理論和“三個代表”重要思想為指導,貫徹落實科學發展觀,在“自主創新、重點跨越、支撐發展、引領未來”的科技發展方針指導下,堅持科技創新、理念創新、機制創新、服務創新,不斷提高地震科技隊伍自身的能力和全社會的防震減災能力。通過創新、發展、開放、合作,動員全國科技力量,和諧共建國家地震科技創新體系,支撐和引領地震監測預報、災害防禦、應急救援三大工作體系的發展。進一步提升地震科學技術為國家利益、公共安全和經濟社會發展做出貢獻的水平和能力,為全面構建社會主義和諧社會貢獻力量。
發展目標
面向國家防震減災事業的戰略需求,瞄準國際地震科學技術的前沿領域,全面提升防震減災工作各個環節的科技含量,以科技進步保證《國家防震減災規劃》目標的實現,推進地震科學技術為國家的經濟建設、社會發展、國防和外交服務。
1. 形成體現我國地域特色、在國際上具有重要影響的優勢領域,使我國地震科學技術達到已開發國家同期的水平。
2. 在大陸強震機理與預測技術、地震成災機理與減災技術等關鍵科技問題上做出突破性成果,使我國地震預測技術和工程減災技術達到國際先進水平。
3. 形成特色突出、高效精幹的地震科技創新體系,建立一支業績突出、在國際地震科學技術領域有重要影響的科技隊伍。
戰略部署
緊密結合防震減災事業發展的需求和國家安全、國家利益的需求,最大限度地發揮地震科學技術資源的綜合優勢,努力突破制約防震減災事業發展的科技瓶頸,支撐和引領防震減災事業的發展。
1. 從國家對地震科學技術的需求、地震科學發展的水平和技術條件出發,提出地震科學技術中的關鍵科學問題和核心技術問題。圍繞這些問題,並考慮地震科學技術和防震減災工作的全面協調發展,確定今後一段時期內地震科學技術研究的重點領域和優先主題,引導我國地震科學技術研究的開展。
2. 基於當代地震科學的“大科學”特徵以及我國地震科學研究課題分散、科學研究與基礎設施建設脫節、缺少“龍頭”項目的情況,在國家層面上設立並實施圍繞重大科學問題的綜合性科學研究計畫,加快國家地震科技基礎設施和基礎條件平台的建設,強化基礎性調查和研究工作,催化關鍵科學技術問題的突破。
3. 國家地震行業主管部門、地震科技相關部門以及地方之間加強合作,有機整合科技資源和人力資源,分工負責、協同配合,健全優勢互補、資源共享的合作機制,共建地震科技創新體系,共同承擔地震科學技術重點領域的研究任務和國家科學計畫,推動我國地震科學技術和防震減災工作又好又快地發展。
三、重點領域及其優先主題地震科學技術面臨許多難題需要研究和解決,現實的策略是:在科學上,以最大的努力突破現有知識的限度,提高對地震過程和成災機理的認知能力;在技術上,最大限度地利用現有的科學認識和經驗,力爭取得對防震減災工作最為有利的、服務於社會的成果。為此,未來一段時期內,應密切關注以下關鍵科學問題的探索和核心技術的發展。關鍵科學問題包括:中國大陸地震構造與動力背景,地震孕育發生的物理過程和機理,強地面運動與工程結構破壞機理。核心技術包括:地震監測、預測、預警技術,地震區劃與工程震害防禦技術,地震應急回響與緊急救援技術。這些關鍵科學問題的突破和核心技術的發展,需要從多方面研究和推動,其中涉及7個重點領域和30個優先主題。
地震監測理論與技術
發展和完善由高新技術支撐的多學科觀測系統,形成地表、地下和空間協調布局的地震監測網路,是推動地震科學技術進步的關鍵。
發展思路:發展智慧型化地震監測數字感測器技術,提高感測器的一致性、穩定性、可靠性和抗干擾能力;發展小型化流動地震監測技術、主動探測技術、井下綜合監測技術和空間對地觀測技術,加強地震監測理論和數據處理方法研究,提高地震監測能力;推進地震信息網路建設,提高地震數據服務能力。
優先主題:
1. 地震監測設備和感測技術
地震監測感測器新技術及智慧型化數字感測器技術,地震台站通用多功能數據採集設備,主動探測技術,次聲波觀測技術,旋轉地震學觀測技術,月震探測技術。
2. 深井綜合監測技術
適於井下綜合觀測的地震、地應變、地傾斜、電磁以及地下流體動態觀測等各類感測器,井下綜合數據採集、傳輸和授時技術,井下承壓密封、定位和系統集成技術。
3. 地震衛星與空間對地監測技術
地震電磁、InSAR、重力、熱紅外等多源多類型遙感衛星及地面套用系統,天地一體化觀測數據處理技術和地震信息識別與提取方法。
4. 地震監測理論與數據處理
地震監測原理與前兆信息檢測理論,地震監測組網原理與方法,台網監測能力評估與最佳化,觀測資料解釋與數據處理,地噪聲分析與套用。
5. 地震信息網路
地震信息網路實用技術和相關標準,地震信息存儲及發布安全技術,網路協同環境技術及套用系統,高性能網路計算平台和技術。
大陸活動構造
開展大陸活動構造研究是大陸強震動力學成因機理、地震預測、地震災害防禦等研究的重要基礎。
發展思路:研究大陸地殼和上地幔結構,為分析強震孕育的深部地球物理環境、深淺部構造關係、震源介質性質、動力過程等提供基礎;開展大陸地震構造調查,為強震發生地點和強度判定提供基礎信息;開展地震動力學環境研究,深化對中國大陸地震活動規律性的認識。同時,開展大陸活動火山的調查和監測,為火山災害防禦提供基礎。
優先主題:
6.大陸殼幔結構
中國大陸地殼上地幔三維速度結構,中國大陸主要活動地塊邊界帶與強震易發區的地殼上地幔精細結構,中國大陸主要活動斷裂帶的深部結構成像。
7.大陸地震構造
中國大陸強震帶和主要活動地塊邊界帶活動構造調查、填圖與發震構造綜合研究,全國新一代活動構造圖的編制,主要活動斷層的古地震調查與地震行為研究,主要活動構造帶現今運動特徵和變形演化分析。
8.地震動力環境
相鄰板塊邊界的動力作用及其對中國大陸的影響,中國大陸活動地塊及邊界帶的運動與變形方式,中國大陸的地球物理場、地殼運動與應力應變場,殼幔深部的動力作用。
9.活動火山
中國活動火山分布及其潛在危險性評價,主要活動火山的深-淺部構造、噴發類型、機理以及成災過程,活動火山的監測與災害預測方法。
地震預測
地震預測是防震減災的重要環節,也是地震科學技術的核心問題之一。
發展思路:在對地震孕育環境探測和對地震過程觀測的基礎上,研究地球物理場和地球化學場的動態演化,探討其與強震孕育發生的關係;研究地震前兆機理,發展地震前兆識別技術,探索地震數值預測方法;開展誘發地震的監測與預測研究,為礦山、水庫等的地震安全提供服務,並為構造地震的預測提供借鑑。
優先主題:
10.地球物理場和化學場的動態演化
區域地球物理場和地球化學場演化特徵,介質參數和動力學參數變化的動態圖像,地球物理場和地球化學場的異常變化與強震孕育發生的關係。
11.地震前兆機理與短期預測
岩石變形失穩的前兆特徵,慢破裂事件及形成機理,地震前兆的物理解釋,具有動力學基礎的地震前兆識別技術,強震孕育中短期和臨震階段的物理過程及其前兆演化,地震短期綜合預測方法及其預測效能檢驗。
12.中長期地震預測理論與方法
活動斷裂帶強震破裂歷史的重建,基於地殼形變觀測的應變積累速率時空演化,地震活動率與斷裂帶分段地震活動性參數的時空變化,時間相依的地震發生機率分析理論。
13.地震孕育和發生過程的物理機制與數值預測
中國大陸活動地塊及其邊界帶變形的時空分布及動力過程,斷層變形失穩與強震孕育發生,強震遷移及觸發機制,應力場演化與地震前兆特徵,地震數值預測試驗研究。
14. 誘發地震
水庫、礦山等誘發地震活動特徵、發生機理與預測方法,誘發地震與區域強地震活動的相互關係,誘發地震災害評估技術及地震安全的輔助決策技術。
地震災害防禦
地震災害防禦是減輕地震造成人員傷亡、經濟損失和社會影響的根本途徑。
發展思路:開展活動斷層探測及強震動觀測,積累抗震設防基礎數據;揭示地震及其次生災害形成機理,探索抗震設防的有效途徑;發展地震區劃技術,制定抗震設防標準,提高建設工程的抗震能力;發展抗震設計理論與方法,開發減隔震技術,改善各類工程的抗震性能。
優先主題:
15.活動斷層探測與危害性評價
複雜環境條件下活動構造的地質與地球物理探測和鑑定技術,活斷層地震危險性及危害性評價方法,城市及城市群、高新開發區、重大工程區、重點監視防禦區活動斷層探測及其地震危險性評價。
16.強地震動與場地效應
強地震動觀測和數據處理技術,近場強地震動場預測,近斷層強地震動特徵與工程破壞效應,岩土特性與場地特徵關係,土體液化、大變形、複雜地形和地下構造對地震動的影響,複雜土層地震動數值模擬技術。
17.地震動參數區劃與抗震設防標準
高震級潛在震源區識別和評估技術,大地震近場和區域地震動衰減關係,抗倒塌為目標的區劃圖編制技術,地震小區劃及地震安全性評價關鍵技術,與經濟發展水平和工程類別相適應的抗震設防標準。
18.工程破壞與防禦技術
各類工程的非線性損傷與倒塌破壞機理、重大工程的健康監測技術,新型抗震材料,基於網路的新型實驗技術和工程的減隔震及加固技術,工程抗震設計理論和規範。
19.地震次生災害的形成機理和預防
地震次生災害和災害鏈的形成機理,地震對商業中斷、人類心理和社會的影響,預測人員傷亡的理論和方法,切斷災害鏈的控制和預防技術。
地震應急回響與處置技術
地震應急回響與救援是有效減輕地震造成人員傷亡、經濟損失和社會影響的重要途徑之一。
發展思路:發展完善地震參數速報與災情信息快速收集發布技術,為決策層和社會公眾提供快速準確的地震及相關災情信息服務;完善地震災情快速評估技術,發展指揮輔助決策與演練技術和救援技術,以快速有序地應對地震突發事件;開發推廣重要設施的地震預警與自動處置技術,有效減輕地震災害的影響。
優先主題:
20.地震和地震烈度的速報與發布
速報台網構架理論與布局,地震參數與烈度參數自動分析確定方法與技術,地震和地震烈度信息實時傳輸與即時發布技術。
21.地震災情信息快速獲取與評估
數位化現場災情調查評估技術,實時災情監控與信息傳送技術,基於飛行平台的災區巡查技術,工程震害評估技術,海量信息的集成識別技術,災情圖像快速生成與仿真技術。
22.重要工程設施預警與緊急處置
強地震參數的快速檢測技術與預警閥值理論,高速列車緊急自動處置技術,核電站地震預警自動緊急處置技術,城市供氣系統等生命線工程的地震安全緊急處置技術。
23.地震巨災應急回響與救援技術
應急救援指揮仿真推演技術,應急資源調度輔助決策技術,次生災害危險源應急處置技術,危機誘變因素識別控制技術,地震救援裝備技術。
24.地震應急管理理論
地震應急區劃與應急準備理論,巨災應急救援與危機控制理論,應急狀態下的公共管理理論,地震應急管理與建設標準。
海域地震
我國東海、黃海、渤海、南海以及台灣海峽和其周邊地區是地震多發地區。隨著海洋資源特別是油氣資源的勘探開發,海上構築物不斷增加,沿海地區經濟迅速發展,對海域減輕地震災害的需求也日益迫切,必須儘快開展海域地震工作。
發展思路:開展海域地殼、上地幔結構探測研究和活動構造調查,為研究海域地下結構和地震活動提供基礎;建立海域固定和流動相結合的監測網,為研究海域地球物理場時空變化和地震預測提供信息;建立地震海嘯監測預警系統,開展海域工程構築物的地震安全性研究,為減輕海域地震災害服務。
優先主題:
25.海域地殼/上地幔結構和活動構造
海域重點地區的活動構造調查,海域重點地區地殼上地幔結構及深、淺部構造探測,海域現代地殼運動觀測與研究等。
26.海域地震監測系統與技術
海底地震觀測儀器(OBS)和其它適合海洋觀測的地球物理儀器的開發, 海域重點地區海島和海底地震監測台的建設。
27.海域地震預測與災害防禦
濱海地震預測和地震區劃研究,地震、海浪、潮位等觀測相結合的地震海嘯監測預警系統建設,地震海嘯形成機理和傳播特徵,海洋鑽探平台、海底光纜、跨海大橋等相關工程構築物的地震安全性問題。
地震科技服務
地震科學數據不僅是防震減災工作的基本信息源,而且是開展地球科學研究的基礎資料,對解決資源、環境等問題,都是重要的基礎數據,並對國家安全和經濟社會發展有重要作用。
發展思路:從國家層面協調地震觀測和研究的數據積累和數據共享,推進地震科技成果的轉化,為國家安全、經濟社會發展提供多方面的服務。
優先主題:
28.地震數據與信息服務
國家和區域地震台網觀測數據的共享體系和機制,與地震相關科學數據共享的技術支持和質量評估,地震觀測資料、地震災情和損失等信息的服務系統,地震預測預報信息向社會公布的機制和方式。
29.面向國防安全的科技服務
核爆炸地震學基礎,核試驗偵查與識別研究,《全面禁止核試驗條約》國際監測系統台站和台陣技術,面向國防安全的高精度重力、電磁觀測,空間電磁環境與磁暴監測與研究。
30.面向經濟社會的科技服務
人工爆破、重大爆炸事故的監測與分析,土地利用及城市規劃中的地震安全依據,重大工程選址及抗震設計地震動參數,工程抗震性能鑑定與結構損傷探測,城鄉工程建設技術諮詢,地震災害風險評估與地震保險。
四、國家地震減災科學計畫地震是構造應力在活動斷裂帶特殊部位長期積累和突發釋放的結果。中國大陸岩石圈具有十分複雜的結構和漫長的演化歷史,在周邊板塊的擠壓、板內局部地幔對流和活動地塊相互作用下,不斷地進行著強烈的構造變動,導致地震活動的頻繁發生。利用現代科學技術對構造應力的時空演化過程進行監測和研究,綜合理解地震孕育和發生的物理過程,是當前地震科學和防震減災所面臨的最重要的科學問題之一,同時還可為大陸動力學、生態與環境演變、資源探測等一系列基礎研究和套用研究提供不可缺少的重要方法和基礎資料。另一方面,在地質調查、地球物理觀測和探測的基礎上,開展強地面運動的數值預測,進而開展工程的地震破壞及其控制的研究,揭示地震成災機理並發展預防理論,對於有效減輕地震災害具有重要的理論和實際意義。
國家地震減災科學計畫以大陸強震機理和地震成災機理等關鍵科學問題為目標,從地震與構造運動和變形的關係入手,利用空間對地觀測和活動構造研究等技術,研究中國大陸主要地震帶和強震危險區地震構造的變形特徵,利用地球物理測深和空間測量技術,研究地震構造的深部結構和環境,深化對中國大陸現今構造變形和動力過程的認識;通過在地震實驗場區的密集觀測和探測、在震源區的直接鑽探和觀測,結合理論和實驗研究,推進對地震發生機理的認識並探索地震數值預測方法;對地震實驗場區開展強地面運動的預測,結合工程的地震破壞研究,揭示地震成災機理,發展震害控制和預防技術。
國家地震減災科學計畫是未來14年我國地震科學技術研究的一項重要科技行動,擬通過4個重大專項,分階段、分區域逐步推進。
地殼變形觀測與活動構造調查
構造變形的運動學信息是地球動力學研究和地震數值預測研究的基礎。利用空間對地觀測和地表活動構造研究等技術,獲取主要地震危險區活動構造和地殼變形特徵,是認識構造應力積累和遷移等運動學特徵的重要途徑,對於地震預測、震害預防具有重要的理論和實際意義。
1. 地殼變形與活動構造的空間觀測
正在建設的國家重大科學工程“中國大陸構造環境監測網路”套用衛星導航定位技術,輔之以VLBI、SLR等空間技術,並結合精密水準測量、重力測量等多種技術,構成了有相當密度、覆蓋全國的觀測系統。上述觀測系統的超高精度靜態相對測量能夠檢測出地殼運動與構造變形的細微變化,給出動態的位移場、速率場和應變場等。利用角反射器InSAR局部觀測優勢,形成角反射器InSAR與GNSS聯合最佳化組網觀測系統,獲取地殼構造變形的三維信息。
採用先進的計算方法與模型,反演中國大陸速度矢量與應變場,建立岩石圈粘彈力學模型,模擬中國大陸長期應力應變場的演化,研究中國大陸基於變形場特徵及力學失穩模型的地震危險性預測方法。通過典型地區地殼應變速率、斷層帶應力演化、地震矩累積和釋放特點及其相互關係的研究,給出典型區域基於地殼變形場特徵及力學失穩模型的地震動參數的動態幾率分布。此外,利用獲得的地表變形的運動場和應變場為約束條件,在岩石圈結構和地質構造研究的基礎上,研究大陸內部構造變形的動力學過程。
2. 新構造運動與地殼應力狀態
發生在新生代晚期一直持續至今的新構造運動是產生包括地震在內重大自然災害的最根本因素。利用現代地理信息系統和新年代測試技術開展新構造運動研究,查明新構造運動的性質和強度,是認識中國大陸地震動力背景的重要任務。
利用地應力測量、鑽孔應變連續觀測、地震震源機制與地震波信息等各種方法獲得的構造應力和應變資料,研究中國大陸及海域構造應力分布的基本特徵、強震區(帶)地殼應力應變動態變化及斷層運動特徵,開展活動斷裂帶相互作用與地震的應力觸發作用研究。
3. 主要發震斷裂的分布特徵與活動習性
活動構造是確定未來強震可能發生的地點和強度的主要依據。以活動構造地質地貌調查和實測方法為主,對大陸及海域的主要活動地塊邊界帶和強震危險區進行活動構造調查、填圖與綜合研究,查明主要活動構造帶的晚第四紀變形特徵、主要發震構造、主要活斷層的位移速率以及古地震證據,獲得主要發震斷裂的滑動速率、同震位移、復發間隔、離逝時間、斷裂分段等定量數據,在此基礎上建立地震復發的理論模型,揭示地震在時間和空間上的活動規律,指導地震危險性預測。
深部結構和孕震環境探測
依託地球物理和地球化學技術對地球內部進行觀測和探測,獲取對發震構造的深部結構、動力環境等方面的信息,同時觀測地震孕育發生所伴隨的地球物理場和地球化學場的變化,是認識地震孕育發生物理過程的基礎。由於地震發生在人類至今無法企及的地下深處,通過“地震”這盞明燈,可以照亮地球內部的結構,所以該研究亦可稱為“地下明燈”專項。
1. 地球物理和地球化學背景場探測
合理規劃和完善全球、國家、區域和地方四級地震監測台網,加強地震、大地測量、電磁和地下流體的流動監測,探測中國大陸地球物理和地球化學場背景場及其動態演化。在地震重點監視區適當加密觀測,提高對主要動力邊界帶和活動構造帶的監測能力,探討強震孕育發生過程中物理場和化學場的變化特徵。
2. 深部精細結構的地震台陣觀測
利用由數百個寬頻帶地震儀組成的流動地震台陣,並結合中國國家地震台網與鄰近地區和國家的地震觀測台站,採用天然地震和人工震源組成的系列震源,對中國大陸分區域開展高解析度深部結構探測,給出地殼、上地幔三維精細結構及物性成像,探索震源區高精度成像及其演化的觀測方法。利用高解析度人工地震探測技術獲取地震危險區和主要發震斷裂帶的深部精細結構。在此基礎上分析強震孕育的深部環境、震源介質性質、動力過程及地震前兆。
3. 深部介質物性的綜合地球物理探測
建設極低頻電磁探地工程,利用一個發射源,在全國範圍建立一定密度的觀測網路,觀測地下電性結構的變化以及空間電磁場的變化,實現對地震等災難性事件引起的電磁異常的高精度動態監測。利用現有的大地電磁測深技術和地磁陣列觀測技術,結合地震學等其它地球物理觀測手段,深入研究強震發生的深部構造背景、孕震區介質力學、電磁學等性質,建立大陸強震發生的深部介質結構模型,為大陸強震機理和預測提供依據。
4. 地震電磁與重力衛星觀測
基於地震立體觀測系統的需求和我國航天技術的發展,分階段研發地震電磁和重力衛星,建設配套的地面套用系統。開展天基電磁場觀測、電離層電漿觀測和高能粒子觀測、衛星重力梯度測量,建立動態的全球地磁場模型、大氣電場變化模型和地球重力場模型,研究地球岩石層-大氣層-電離層耦合關係。結合航空電磁和重力觀測,基於變化的電磁場、重力場以及電離層電漿變化等,反演全球和區域規模的深部結構。
地震數值預測的試驗研究
在構造變形運動場和深部動力學研究基礎上,通過在地震實驗場區的密集觀測和探測、在震源區的直接鑽探和觀測,構建地震孕育和發生的物理模型,利用實驗和數值模擬技術研究強震孕育和發生的動力過程,開展地震數值預測的試驗研究,對於認識地震機理、提高地震預測水平具有重要意義。
1. 地震發生機理的實驗研究
由於地震是非頻發事件以及地球內部觀測的局限性,通過模擬實驗研究地震的發生機理是地震科學的重要內容。實驗研究各種斷層模型的滑動和破壞過程,分析斷層幾何複雜性和強度非均勻性等對斷層滑動本構關係、斷層破裂過程及其伴生的物理場的影響。開展高溫高壓岩石力學實驗,系統研究斷層滑動強度和穩定性及其影響因素,針對主要斷層建立流變強度模型,為分析斷層帶應力積累和釋放過程、地震成核條件和深度等提供依據。開展實驗岩石學、高溫高壓岩石物理實驗研究,分析斷裂帶的物質組成與物理性質,探討殼內物性異常層的成因機制,為建立斷層系統模型等提供必需的基礎資料。
2. 地震動力過程的數值模擬研究
利用並行計算等現代計算機技術,實現較高解析度、較多格線的數值模型。採用現代計算技術,吸收新的探測研究結果,根據地震活動情況,動態地進行模型的更新。以GNSS測量結果、歷史地震和古地震等為約束,建立接近實際地震活動情況和介質環境條件的、具有物理意義和預測功能的活動地塊邊界帶動力學模型,模擬強震孕育和破裂的物理過程。通過模擬試驗結果的分析,研究地震過程中斷層的相互作用,探索不同方式的力學作用如何控制應力積累、轉移和釋放,介質的非均勻性對地震分布的影響,分析邊界帶上斷層系統的運動學和動力學特徵,加深對地震現象物理本質的理解。
3. 地震預測的實驗場研究
在我國強地震頻發地區建設地震監測預報實驗場,在查明實驗場岩石圈結構和發震構造及其活動習性的基礎上,以現有的監測系統為基礎,建設立體化、近震源、高解析度的觀測體系,通過地球物理場觀測與地質構造相結合、短臨預測與中長期預測相結合、理論模型與實際觀測資料相結合,促進數值地震預測方法的發展。通過三維幾何結構與深淺部構造關係的探測、斷裂帶流變結構和本構關係的確定、變形分布與演化圖像的分析、斷裂活動習性和古地震活動歷史回溯、現代地震活動觀測和破裂動力學模擬,建立強震孕育和發生的動力學模型,通過實驗和數值模擬研究強震發生的物理機制,進而對強震進行數值預測的試驗研究。
4. 震源區科學鑽探
在地震實驗場區選擇地震斷層帶,開展科學鑽探,研究斷層帶的深部介質性質、物理狀態和應力環境,並開展斷層帶深部應力等物理參量變化的觀測,推進強震機理與預測研究。利用深鑽提供的岩芯實物、鑽孔地球物理觀測和地球化學分析,獲得地表以下接近震源深度、與孕震環境有關的直接信息,開展以深鑽為核心的地震孕育和發生機理的實驗研究。
地震成災機理與減災技術
工程是地震災害的承載體,其地震破壞直接導致地震災害。在對地震實驗場區開展綜合探測和觀測的基礎上,進行強地面運動預測研究,進而開展工程的地震破壞及其控制的研究,闡明地震災害及其次生災害的形成機理和預防理論,並集成為地震災害模擬系統,為震災預防提供最直接、最直觀的手段和工具。
1. 強地面運動預測研究
在地質調查和地球物理探測的基礎上,綜合考慮斷層的運動學和動力學特徵(震源參數、斷層的破裂方式等)、地球介質和局部場地對地震波傳播的影響,開展強地面運動的預測研究。重點研究近場強地面運動的速度大脈衝、斷層破裂的方向性、大豎向加速度以及地表大變形等破壞性作用特徵、空間分布規律及其形成機理,研究盆地和場地液化等對強地面運動破壞性的影響,提出強地面運動破壞性的數值預測模型。
2. 工程的地震破壞及其控制
以強地面運動破壞性的預測結果為地震作用輸入,在材料、構件、子結構和結構整體等多重尺度下,利用實驗和數值模擬相結合的方法,研究各類工程的地震破壞機理,建立其非線性本構關係模型和地震損傷演化模式,研究被動控制、主動控制和智慧型控制等方法對減輕工程地震破壞的有效性。開展可套用於各類工程的減隔震技術研究,研發新型控制裝置。通過現場原位工程原型破壞性實驗和足尺模型破壞實驗驗證提出的理論、方法和技術措施,發展和完善抗震設計理論。
3. 地震次生災害機理與預防技術
根據地震破壞的研究結果,研究直接地震破壞發生後,火災、爆炸、潰壩、商業中斷等次生災害和災害鏈的形成機理。根據國內外的人員傷亡和經濟損失等資料,結合數值模擬方法,提出針對人員傷亡、經濟損失和商業中斷的定量估算方法。根據災害鏈的形成機理,研究開發切斷災害鏈的有效控制方法和預防技術。
4. 地震災害模擬系統
利用GIS和虛擬現實等計算機技術,將強地面運動的數值模擬、工程的地震破壞及其控制、地震及其次生災害的發生機理等成果加以集成,形成一個可以模擬震源、傳播路徑、場地、地震破壞、人員傷亡、地震災害和次生災害的數值模擬平台,從而為有效地研究和開發減輕地震災害的技術和措施提供開放共享的地震災害模擬系統。
五、地震科技創新體系建設地震科技創新體系是國家科技創新體系的重要組成部分,是促進地震科學技術自主創新、支撐防震減災事業發展、推動相關地學領域研究的關鍵。地震科技創新體系建設的基本原則是:以創新發展為主題,以合作開放為措施,以防震減災實效為落腳點,通過國家地震行業主管部門、地震科技相關部門以及地方之間的密切合作,共建、共管、共享地震科技創新體系,推動我國地震科學技術的創新和持續發展,為防震減災和國家安全提供有力的支撐。
建立開放合作的地震科學創新體系
以全國地震相關科研機構、高等院校為主體,建設學科布局合理、研究方向和重點領域各具特色的地震科學創新體系,開展地震科學的基礎和套用基礎研究,推進地震科學知識創新。建立若干開放型、國際性科研基地或研究中心,圍繞學科前沿問題和重大科學問題,開展攻關研究,增強我國地震科學的自主創新能力。發揮學術組織、學術團體在地震科學創新體系中的橋樑紐帶作用,增強地震科學創新活力。
建立產學研相結合的地震技術創新體系
地震科研機構、工程技術中心、高等院校以及企業相結合,共建技術研發體系,開展地震觀測技術、震害防禦技術、地震應急救援技術及其它相關技術的研究,推動產學研相結合,建立集研究、設計、製作、生產一體化的技術研發基地,促進地震技術創新的市場化。通過政策規範和引導,推進地震科技成果服務於防震減災、經濟建設、社會發展和其它相關領域,充分發揮國家地震科學技術投入的作用和效益。(三)建立具有特色和優勢的區域地震科技創新體系 建立以省級地震業務機構為主體、地方相關科研機構和高校以及市縣地震機構參與的區域地震科技創新體系,統籌區域地震科技創新能力建設。針對不同區域防震減災工作的需求,促進中央和地方地震科技力量的有機結合,促進地震科技成果向區域套用的轉化,提高地震科學技術為區域經濟社會發展的服務能力。通過地方法制建設和依法行政,支持區域地震科學技術的發展,促進區域內新的協作機制的形成,形成不同區域的特色和優勢。
共建共享地震科技基礎條件平台
加強科技資源的集成,最佳化科技資源配置,有計畫、有重點、有目標、有步驟地建設具有國際先進水平的地震觀測基礎設施、集群實驗裝置、網路科技環境、科學數據共享系統。重點支持跨部門、跨學科和跨行業的國家重點實驗室、國家野外科學研究站、工程研究中心等研究試驗基地的建設。加強地震計量和標準化研究,建立健全符合地震科學技術需求的計量技術系統和標準體系。通過開放共享科研裝置、觀測設施、數據資料等科技資源,促進地震科學技術的創新和發展。
六、人才隊伍建設人才是科技發展和創新的根本。針對我國防震減災和地震科學技術發展的需求,培養和引進相結合,建設一支引領地震科學技術發展的高水平科學家隊伍,形成一支支撐防震減災任務的專門人才隊伍;培訓和教育相結合,提高地震科技隊伍的整體素質,培養地震科學技術的未來人才。(一)建設一支引領地震科學技術發展的科學家隊伍 根據國家防震減災事業的戰略需求和國際地震科學技術的發展趨勢,以地震科技相關研究院所、工程技術中心和高等院校為主體,通過創新、發展、開放、合作,建設一支高素質的科學家隊伍。對一些國家急需的專業引進國外科學家。在國家的支持下,開展地震科學技術基礎性、前瞻性研究,在項目中識別人才、培養人才、支持人才。創造機會,讓傑出青年人才在科技創新環境中進行鍛鍊。(二)建設一支支撐防震減災任務的專門人才隊伍 各省市防震減災科技隊伍是國家地震科技隊伍的重要組成部分。要著力培養他們中的科技骨幹,引導他們重點研究和解決重要的套用性的和區域性的地震科學技術問題,吸收和消化先進的地震科技成果,推動防震減災科技進步,真正使政府和社會感受到地震科技的成果。對於地震監測台站的科技人員,要注重他們的知識更新和技術提高,創造條件讓他們接觸國際一流的觀測設施和專業技術專家。通過國內訪問學者機制、定向研究生班機制、專業技術培訓班機制、聯合培養研究生機制等,加強科研機構、高等院校與省市地震局、地震台站之間的聯繫。(三)充分發揮教育和培訓在人才培養中的作用 加強地震科技人才培訓基地建設,建設設備先進、設施齊全、功能配套的現代化培訓基地和遠程教育平台,定期舉辦有關專業技術培訓班或科學講座,培訓各類地震專業技術人才,不斷更新其知識結構,提高地震科技隊伍的綜合素質和創新能力。著眼於未來地震科技人才的培養,支持高等院校培養地震科學技術相關專業的本科生,支持研究院所和高等院校培養地震科學技術相關專業的研究生。在研究生的培養過程中,注重搭建研究機構和各地防震減災管理機構以及基層單位的人才培養合作平台,著重培養研究生解決實際問題的能力和自主創新能力。建設好地震科學技術相關的博士後工作站。
積極營造有利於人才成長的創新環境
積極營造有利於充分調動科技人員的積極性、主動性、創造性,有利於發現和培育優秀人才,有利於鼓勵自主創新、促進科技成果轉化為防震減災實效的創新環境。尊重地震科學技術發展規律,創建鼓勵探索、寬容失敗、團結協作、寬鬆和諧的學術氛圍。加強科研道德建設,發揚求真務實、銳意創新的學術精神,抵制浮躁學風,建設地震科技創新文化。
七、保障措施為保證國家地震科學技術發展目標的實現,必須在組織領導、經費投入、創新環境建設、開放與合作、地震科學技術普及等方面推出有力的配套政策和採取切實有效的保障措施。
繼續推進和深化地震科技體制改革
推進地震科技管理體制改革,建立全國地震科技組織協調機制,統籌地震科學技術的發展布局,提高巨觀調控能力。構建開放、流動、競爭、協作的運行機制,營造平等競爭的創新環境。繼續推進社會公益性科研機構改革,深化學科結構調整,建立“職責明確、評價科學、開放有序、管理規範”的現代科研院所制度,增強自主創新動力和原始創新能力。加快地震業務機構改革,按照國家有關事業型機構改革的要求逐步推進內部管理體制改革。建立面向市場的地震科技型企業,提升持續研發能力和產品競爭能力。
加大地震科技投入的力度和穩定性
建立與社會經濟發展水平及防震減災需求相適應的投入機制,給予地震科學技術長期穩定的支持。作為防震減災工作和地球科學研究基礎的活動構造調查與研究,深部構造探測與研究,地震監測預報、災害防禦和應急救援相關的基礎研究,與地震減災有關的基礎數據普查等,應作為防震減災事業的日常工作,納入常規國家財政預算,給予穩定的支持。
加強開放合作與資源共享
地震科學技術研究面向全社會開放,動員社會各方面的相關力量開展全方位的合作。進一步加強區域間、部門間、部門和地方、部門和企業、科研機構與高校間的合作,建立聯合研究中心與產學研機構,組織重大課題並聯合進行人才培養。充分挖掘潛在社會資源,促進資源信息共享和人才的合理有序流動。大力加強區域地震合作和地方地震科學技術工作,促進區域內新的協作機制的形成,從而為區域防震減災和經濟發展提供有力的支持。
廣泛開展國際合作與交流
在堅持自主創新,緊密結合我國防震減災的實際問題開展地震科學技術研究的同時,積極開展廣泛的國際合作與交流。鼓勵科技人員與世界一流科學家開展實質性的國際合作,學習其先進的學術思想,提高學術水平和創新能力。積極開展國際地震救援、援建地震觀測系統、國際地震核查等工作,為國家外交和國家利益做出應有的貢獻。鼓勵和支持專家參與國際學術組織的工作,參與和組織大型國際地球科學觀測研究計畫,努力擴大我國在國際地震科技領域的影響。
完善地震科技評價激勵機制
用科學發展觀指導科技評價體系建設,建立和完善地震科技評價和激勵機制。建立健全基礎研究、套用基礎研究、套用技術開發等各類地震科技項目的分類評價方法,對各種科技活動進行合理、科學的評價。建立地震科研機構分類考核評價機制,加強對科研機構運行管理、績效和信用的考評。建立符合科技人才規律的考核評價體系,對科學研究、技術研發、科技管理等各類人員實行分類管理和考核,逐步建立以業績為核心,由品德、知識、能力等要素構成的考核評價標準。完善地震科技激勵機制,改進專業技術人員的職稱評審辦法和獎勵制度。加強智慧財產權保護意識,推動更多自主創新成果的湧現。
加強地震科學技術知識的普及
制定並積極推進旨在提高全民防震減災意識的科學知識普及計畫。針對未成年人、農民、城市勞動者、各級領導幹部的不同情況,有重點地加強地震科普工作。鼓勵地震科技專家參與科普創作。鼓勵和引導媒體正確地關注和報導地震科學技術問題,推動地震科學技術知識的普及。建立科研機構、工程技術中心、高等院校、地震科學野外觀測站、重點實驗室、培訓基地等定期向社會公眾開放的制度。注重特點、注重實效,以創新的思路,加強適合中國國情的地震科普場館建設。通過全民防震減災意識的提高,為防震減災和地震科學技術的發展提供良好的社會氛圍。

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