劉江斌 盧振恒

1)江蘇省淮安地震臺(tái),淮安 223001

2)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心,北京 100045

日本地震與火山噴發(fā)預(yù)報(bào)觀測(cè)研究5年計(jì)劃(2009—2014)的基本方針和實(shí)施內(nèi)容＊

劉江斌1)盧振恒2)

1)江蘇省淮安地震臺(tái),淮安 223001

2)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心,北京 100045

2008年7月17日,在日本科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)審議會(huì)上,審議通過了從2009年度開始的有關(guān)地震和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)觀測(cè)研究的5年計(jì)劃《推進(jìn)地震和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)的觀測(cè)研究計(jì)劃(2009—2014)》。

1 計(jì)劃制定背景與特點(diǎn)

1.1 計(jì)劃制定背景

基于科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)審議會(huì)建議的有關(guān)地震和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)的觀測(cè)研究“地震預(yù)報(bào)的新的觀測(cè)研究計(jì)劃(第2次)”與“第7次火山噴發(fā)預(yù)報(bào)計(jì)劃”,從2004年度開始的5年計(jì)劃到本年度(2008)結(jié)束。

學(xué)術(shù)審議會(huì)上對(duì)地震預(yù)報(bào)觀測(cè)研究計(jì)劃與火山噴發(fā)預(yù)報(bào)計(jì)劃的進(jìn)展情況進(jìn)行了評(píng)估,判斷仍有必要繼續(xù)推進(jìn)其研究計(jì)劃,于是在2007年6月審議新制定的計(jì)劃,2008年7月17日科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)審議會(huì)審議通過。

1.2 本計(jì)劃的特點(diǎn)是將兩個(gè)計(jì)劃綜合為一個(gè)計(jì)劃

基于已實(shí)施計(jì)劃的成果,為繼續(xù)深入地推進(jìn)地震預(yù)報(bào)觀測(cè)研究和火山噴發(fā)研究,決定于2009年度開始實(shí)施為期5年的地震預(yù)報(bào)的新的觀測(cè)研究計(jì)劃。特別是基于過去基礎(chǔ)觀測(cè)的研究和觀測(cè)的成果,特定推進(jìn)目標(biāo)更為明確的進(jìn)行“預(yù)測(cè)系統(tǒng)開發(fā)”的計(jì)劃。

具有共同地球科學(xué)背景的地震、火山現(xiàn)象,應(yīng)綜合推動(dòng)地震和火山的觀測(cè)研究,通過有效應(yīng)用稠密的地震、地殼變化觀測(cè)網(wǎng)等的研究資源,實(shí)施更有效的研究。

2 地震、火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究已取得的成果與今后展望

2.1 研究進(jìn)程

地震預(yù)報(bào)研究從1965年開始,火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究從1974年開始,根據(jù)當(dāng)時(shí)的文部省測(cè)地學(xué)審議會(huì)建議的計(jì)劃,在大學(xué)和有關(guān)部門的協(xié)助合作下開展,現(xiàn)在仍在綜合地加以推進(jìn)。

現(xiàn)行的兩個(gè)5年計(jì)劃(地震和火山)于2008年均結(jié)束,所以,于2007年開始對(duì)這兩個(gè)計(jì)劃實(shí)施狀況等進(jìn)行總結(jié)檢查和外部評(píng)價(jià)。

2.2 對(duì)現(xiàn)狀的基本認(rèn)識(shí)

日本是世界上多地震和火山的國(guó)家,要實(shí)現(xiàn)災(zāi)害時(shí)保護(hù)國(guó)民生命財(cái)產(chǎn)安全和實(shí)現(xiàn)安全的、安心的社會(huì),這是國(guó)家的基本責(zé)任。

在日本列島周邊,由于海洋板塊的俯沖運(yùn)動(dòng),常發(fā)生巨大地震,而且由于巖漿活動(dòng)形成存在發(fā)生地震和火山現(xiàn)象等的共同的地球科學(xué)背景。

2.3 地震預(yù)報(bào)研究成果

驗(yàn)證到地震發(fā)生前的凸凹模式的有效性取得進(jìn)展。

關(guān)于板間地震,在從東海到西南日本的菲律賓,在板塊深部邊界發(fā)現(xiàn)短期慢滑和低頻微動(dòng)的同時(shí)發(fā)生。

關(guān)于內(nèi)陸地震的發(fā)生準(zhǔn)備過程,對(duì)由于地殼、地幔的不均質(zhì)粗粘性、塑性變形,廣域應(yīng)力向特定斷層區(qū)域集中的機(jī)理的理解進(jìn)一步加深。

完成了日本列島區(qū)域地殼活動(dòng)預(yù)測(cè)模擬模式的原型,再次發(fā)現(xiàn)巨大地震發(fā)生的周期性特征。

2.4 火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究成果

在2004年淺間的火山噴發(fā)時(shí),通過多項(xiàng)觀測(cè),成功地掌握了巖漿向火山體貫入等噴發(fā)前兆性變化特征,存在巖漿供應(yīng)系、熱水系模式化的火山。

從已有觀測(cè)數(shù)據(jù)掌握了噴發(fā)的前兆性流體移動(dòng)的可能性。

關(guān)于活火山,基于活動(dòng)性的把握,引入火山活動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)(向目前噴發(fā)警戒水準(zhǔn)轉(zhuǎn)變)。

2.5 今后展望

2.5.1 地震預(yù)報(bào)、火山噴發(fā)預(yù)報(bào)的綜合研究

地震發(fā)生和火山噴發(fā)的原因是海洋板塊向日本列島下俯沖時(shí)產(chǎn)生的地殼、上地幔構(gòu)造不均勻和力學(xué)、化學(xué)的不穩(wěn)定,這些地震和火山噴發(fā)現(xiàn)象具有共同的場(chǎng),有必要進(jìn)行綜合性研究。

2.5.2 地震預(yù)報(bào)研究

地震預(yù)報(bào)研究的目標(biāo)是探討地震現(xiàn)象,構(gòu)筑基于模式的綜合預(yù)測(cè)模擬和監(jiān)探的綜合預(yù)報(bào)系統(tǒng),定量預(yù)測(cè)地震是何時(shí)、何地、發(fā)生何種程度。

目前目標(biāo)的預(yù)報(bào)率,對(duì)板間大地震的場(chǎng)所和規(guī)模的預(yù)測(cè),可做到一定的預(yù)測(cè)階段;對(duì)于時(shí)間預(yù)測(cè),一般還處于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的階段。

對(duì)于板間地震,將觀測(cè)數(shù)據(jù)納入到預(yù)測(cè)模擬模式中(數(shù)據(jù)同化)的研究是重要的。對(duì)于內(nèi)陸地震,為開發(fā)預(yù)測(cè)模擬模式,構(gòu)筑物理模式是必要的。

對(duì)于海洋板塊內(nèi)地震,為構(gòu)筑物理模式,統(tǒng)一理解伴隨板塊俯沖發(fā)生的各種過程是必要的。

2.5.3 火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究

火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究的目標(biāo)是基于觀測(cè)數(shù)據(jù)和噴發(fā)的物理化學(xué)模式,預(yù)測(cè)噴發(fā)的時(shí)期、場(chǎng)所、規(guī)模、樣式和過程。

目前目標(biāo)達(dá)到的程度,對(duì)于已采取適當(dāng)?shù)挠^測(cè)性的火山,噴發(fā)時(shí)期可達(dá)到某程度預(yù)測(cè)的階段。預(yù)報(bào)噴發(fā)過程,目前仍很困難。

今后,要強(qiáng)化火山監(jiān)視觀測(cè)網(wǎng),重點(diǎn)監(jiān)視火山噴發(fā)可能性高的地區(qū)。通過繪制包括預(yù)測(cè)的噴發(fā)的前兆現(xiàn)象和活動(dòng)過程的噴發(fā)序列來開展評(píng)價(jià)火山活動(dòng)的現(xiàn)狀。

綜合推進(jìn)基礎(chǔ)研究所取得的模式和噴發(fā)序列的監(jiān)測(cè)結(jié)果,構(gòu)筑對(duì)火山活動(dòng)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

2.5.4 推進(jìn)計(jì)劃的體制

健全有組織地推進(jìn)整體計(jì)劃的體制并進(jìn)一步完善評(píng)價(jià)體制。

為了理解地震、火山現(xiàn)象并預(yù)測(cè)其發(fā)生,需要進(jìn)行長(zhǎng)期的持續(xù)的觀測(cè)和研究。這樣的話,就要建設(shè)并完善實(shí)現(xiàn)其觀測(cè)和研究的觀測(cè)網(wǎng),培養(yǎng)年輕研究人員。

要將大學(xué)觀測(cè)網(wǎng)和基礎(chǔ)觀測(cè)網(wǎng)協(xié)調(diào),需要進(jìn)一步重點(diǎn)加強(qiáng)大學(xué)承擔(dān)的觀測(cè)研究。

3 制定本計(jì)劃的方針和實(shí)施內(nèi)容

3.1 推進(jìn)計(jì)劃的基本思路

地震和火山噴發(fā)是一種具有相同地球科學(xué)背景的自然現(xiàn)象,應(yīng)用測(cè)地學(xué)、地震學(xué)手段方法開展共同的觀測(cè)研究,對(duì)于這些現(xiàn)象的理解和研究是有效的。

通過應(yīng)用世界上獨(dú)一無二的稠密的地震、地形變觀測(cè)網(wǎng)等研究資源,有效地應(yīng)用于地震現(xiàn)象和火山現(xiàn)象的觀測(cè)研究中,實(shí)施有效的高效率的研究。

地震和火山噴發(fā)兩者預(yù)報(bào)研究的戰(zhàn)略和達(dá)成率是不同的,根據(jù)各自的特征設(shè)定達(dá)成率評(píng)價(jià)的可能的具體目標(biāo),目標(biāo)可以階段性有計(jì)劃地推進(jìn)達(dá)到。

基于這些情況,為了發(fā)展現(xiàn)計(jì)劃的成果和深入推進(jìn)地震預(yù)報(bào)研究和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究,就將這兩個(gè)計(jì)劃進(jìn)行綜合的發(fā)展,決定于2009年度開始這5年期的計(jì)劃。

3.2 推進(jìn)4大支柱項(xiàng)目研究

在該計(jì)劃中,重點(diǎn)研究預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā),以下4項(xiàng)目為支柱,應(yīng)推進(jìn):

(1)進(jìn)一步促進(jìn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展,應(yīng)用其數(shù)據(jù),開發(fā)可開展地震和火山噴發(fā)現(xiàn)象過程預(yù)測(cè)的預(yù)測(cè)系統(tǒng),為預(yù)測(cè)地震和火山現(xiàn)象應(yīng)開展的預(yù)測(cè)研究。

(2)開展作為預(yù)測(cè)系統(tǒng)基礎(chǔ)的“為闡明地震和火山現(xiàn)象應(yīng)開展的觀測(cè)研究”。

(3)有助于地震和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)的“新觀測(cè)技術(shù)開發(fā)可有效推動(dòng)計(jì)劃的體制和觀測(cè)研究項(xiàng)目”。

(4)應(yīng)立項(xiàng)推進(jìn)廣泛協(xié)調(diào)機(jī)制,強(qiáng)化向社會(huì)提供有效成果等的“計(jì)劃體制”。

4 本計(jì)劃的基本方針和實(shí)施內(nèi)容

這次制定的計(jì)劃,基于前述基本思路和成果,應(yīng)遵循以下基本方針實(shí)施。

4.1 為地震和火山現(xiàn)象預(yù)測(cè)應(yīng)推進(jìn)的觀測(cè)研究

通過把握地殼和地幔孕育發(fā)展的過程,基于預(yù)測(cè)模擬模式中的數(shù)據(jù)同化,預(yù)測(cè)地殼活動(dòng);基于噴發(fā)系列,預(yù)測(cè)火山活動(dòng)。

4.1.1 提高地震和火山現(xiàn)象的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水平

通過日本列島全域建設(shè)完善的觀測(cè)網(wǎng),準(zhǔn)確地監(jiān)視地震活動(dòng)、地殼變化和火山活動(dòng),收集對(duì)預(yù)測(cè)有效的信息。

在大地震發(fā)生和火山噴發(fā)可能性高的地區(qū),進(jìn)一步建設(shè)完善監(jiān)視觀測(cè)項(xiàng)目的多項(xiàng)目化,觀測(cè)點(diǎn)的高密度化和觀測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。

4.1.2 構(gòu)筑地震和火山現(xiàn)象的預(yù)測(cè)系統(tǒng)

(1)地震發(fā)生預(yù)測(cè)系統(tǒng)

開發(fā)能將監(jiān)視觀測(cè)數(shù)據(jù)納入預(yù)測(cè)模擬模式的手段方法,試通過數(shù)據(jù)同化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)報(bào)。

為確立可以評(píng)價(jià)時(shí)空的高分辨率的地震活動(dòng)的手段方法,開展地震活動(dòng)預(yù)報(bào)手段方法研究和構(gòu)筑評(píng)價(jià)及驗(yàn)證其妥當(dāng)性的機(jī)制。

(2)火山噴發(fā)預(yù)測(cè)系統(tǒng)

基于地質(zhì)調(diào)查分析闡明噴發(fā)過程等,繪制噴發(fā)序列?；诒O(jiān)視觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行火山活動(dòng)評(píng)價(jià);基于噴發(fā)序列預(yù)測(cè)火山活動(dòng)的過程。

(3)構(gòu)筑地震和火山現(xiàn)象的數(shù)據(jù)庫(kù)

在構(gòu)筑日本列島及其周邊地區(qū)的地震和火山現(xiàn)象的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí),努力使數(shù)據(jù)流通,進(jìn)而綜合信息,應(yīng)用于地殼活動(dòng)預(yù)測(cè)模擬中。

4.2 為闡明地震、火山現(xiàn)象應(yīng)推進(jìn)的觀測(cè)研究

為正確理解地殼和地幔中發(fā)展著的諸過程和使其模式化,要推進(jìn)基礎(chǔ)性觀測(cè)研究。

4.2.1 日本列島及其周邊地區(qū)的長(zhǎng)期、廣域的地震與火山現(xiàn)象

研究清楚日本列島及其周邊地區(qū)長(zhǎng)期的板塊運(yùn)動(dòng)及其伴隨產(chǎn)生的應(yīng)力場(chǎng),闡明上地幔水供給、輸送過程和巖漿的生成、上升機(jī)制。

闡明包括巖漿等地殼流體分布在內(nèi)的廣域地殼和上地幔構(gòu)造。

為正確評(píng)價(jià)作為地震現(xiàn)象和火山現(xiàn)象兩者共同原因的板塊運(yùn)動(dòng)的影響,推進(jìn)地震活動(dòng)和火山活動(dòng)之間相互作用的研究。

為了解地震發(fā)生周期,闡明凸凹和斷塊的破裂形態(tài)的歷史活動(dòng)過程。同時(shí),闡明長(zhǎng)期性內(nèi)陸地殼應(yīng)變的時(shí)空分布。

4.2.2 地震和火山噴發(fā)前的孕育準(zhǔn)備過程

(1)地震孕育準(zhǔn)備過程

對(duì)于板間地震,提高凸凹分布的推定精度,推進(jìn)凸凹區(qū)域固有地殼和地幔性質(zhì)的研究,提高凸凹模式水平。

高精度地把握板塊邊界面上發(fā)展的非地震性滑動(dòng)的時(shí)空變化,促進(jìn)對(duì)凸凹間相互作用的理解。

關(guān)于內(nèi)陸地震,構(gòu)筑應(yīng)變集中帶的形成、發(fā)展和地震發(fā)生前過程的定量性模式。

詳細(xì)研究板塊內(nèi)震源分布和地震波速度構(gòu)造,闡明流體在地下深部的分布與活動(dòng)。

(2)火山噴發(fā)準(zhǔn)備過程

為闡明巖漿上升、蓄積過程,實(shí)施多項(xiàng)目的觀測(cè)和探查,把握火山體構(gòu)造和巖漿供給系統(tǒng)及火山體淺部的火山流體的狀態(tài)和變化。

通過地質(zhì)調(diào)查和巖石學(xué)研究,復(fù)原高精度的噴發(fā)履歷,把握噴發(fā)的演變和巖漿供應(yīng)系的變遷。

4.2.3 地震發(fā)生的前兆、破裂過程和火山噴發(fā)過程

(1)地震發(fā)生前兆過程

將地震前兆性地殼和地幔的諸過程定位為地震發(fā)生前兆過程,弄清楚其發(fā)生機(jī)制,評(píng)價(jià)特定前兆過程處于地震準(zhǔn)備過程或臨震前過程的哪個(gè)階段。

(2)地震破裂過程和強(qiáng)震動(dòng)

為理解大地震的斷層面的不均一性和動(dòng)態(tài)破裂特性及強(qiáng)震動(dòng)、海嘯的生成過程,基于震源分析和震源物理,進(jìn)一步推進(jìn)破裂過程的研究。

(3)火山噴發(fā)過程

以高時(shí)空分辨率闡明火道淺部噴發(fā)過程的詳細(xì)情況,進(jìn)行噴發(fā)噴火的模式化,同時(shí)了解支配噴發(fā)過程的多樣性的因素。

(4)地震發(fā)生和火山噴發(fā)的基本過程

關(guān)于地殼、上地幔構(gòu)成物質(zhì)的變形、破裂,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和理論手段方法,闡明其物理的化學(xué)的基本過程。

為構(gòu)筑火山噴發(fā)模式化,闡明巖漿分化、發(fā)泡、脫氣過程,構(gòu)筑巖漿上升的數(shù)值模式。

4.3 開發(fā)新的觀測(cè)技術(shù)

通過開發(fā)新的觀測(cè)技術(shù)和對(duì)原有技術(shù)的改造提升,促進(jìn)深刻理解地震和火山現(xiàn)象。

(1)開發(fā)和提高海底觀測(cè)技術(shù)

為穩(wěn)定地取得地震和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)有用的數(shù)據(jù),進(jìn)一步提高海底地殼變化觀測(cè)技術(shù)和地震觀測(cè)技術(shù),開發(fā)實(shí)時(shí)可利用的海底各種觀測(cè)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。

(2)提高利用宇宙技術(shù)等水平

提高利用GPS和衛(wèi)星搭載合成同步雷達(dá)(SAR)等宇宙測(cè)地技術(shù)的分析技術(shù)水平,實(shí)現(xiàn)以更高精度的面上把握地震和火山活動(dòng)的遙測(cè)手段方法。

(3)提高觀測(cè)技術(shù)水平

推進(jìn)開發(fā)監(jiān)測(cè)地下狀態(tài)的技術(shù)、傳感技術(shù)、觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等使數(shù)據(jù)在量和質(zhì)上增大增強(qiáng)的技術(shù)。

在地震活動(dòng)性孕育地區(qū)和噴發(fā)活動(dòng)區(qū)域附近,在電源、通信條件環(huán)境等不充足場(chǎng)所,為取得有效數(shù)據(jù),要進(jìn)一步提高傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平。

為避開氣象變化引起的擾亂和人工的干擾,取得高質(zhì)量的數(shù)據(jù),開發(fā)大深度深井計(jì)測(cè)技術(shù)。

4.4 強(qiáng)化有計(jì)劃的推進(jìn)體制

(1)完善推進(jìn)計(jì)劃的體制

擔(dān)當(dāng)實(shí)施本計(jì)劃的各大學(xué)和有關(guān)部門,在與各自機(jī)能相應(yīng)的任務(wù)作用分工和密切合作聯(lián)絡(luò)下,確立有組織的推進(jìn)整體計(jì)劃的體制,并充實(shí)評(píng)價(jià)體制。

本計(jì)劃實(shí)施的內(nèi)容,應(yīng)納入地震本部策劃制定的新綜合基本策略中。

為火山監(jiān)視觀測(cè)網(wǎng)的建設(shè)完善和火山觀測(cè)研究的充實(shí),強(qiáng)化火山噴發(fā)預(yù)報(bào)聯(lián)絡(luò)會(huì)機(jī)能。

(2)強(qiáng)化基礎(chǔ)觀測(cè)研究體制

為推進(jìn)長(zhǎng)期的持續(xù)的基礎(chǔ)觀測(cè)研究,應(yīng)超越各個(gè)法人的權(quán)限,爭(zhēng)取全國(guó)國(guó)立私立大學(xué)研究者合作,形成基地實(shí)施觀測(cè)研究。

推進(jìn)與工程學(xué)和人文社會(huì)科學(xué)等基地研究領(lǐng)域的共同研究。

(3)實(shí)施計(jì)劃的預(yù)算措施

國(guó)家、各大學(xué)和有關(guān)部門按照該計(jì)劃,深入推進(jìn)地震預(yù)報(bào)研究和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)研究,采取預(yù)算、人才方面的適當(dāng)措施是不可缺少的。

實(shí)現(xiàn)該計(jì)劃的長(zhǎng)期預(yù)測(cè)和階段性預(yù)報(bào),對(duì)萌芽性研究和基礎(chǔ)性基本研究等,更希望在預(yù)算上給以特別考慮。

(4)確保人才,特別培養(yǎng)年輕研究者

為實(shí)現(xiàn)地震和火山噴發(fā)預(yù)報(bào)這一最終目標(biāo),長(zhǎng)期性觀測(cè)研究是必要的,培養(yǎng)擔(dān)負(fù)這些觀測(cè)研究的人才更是不可缺少的。確保研究者的發(fā)展渠道和分析研究年輕研究者的支援策略,努力確保大學(xué)院校研究生等人才資源。

(5)推進(jìn)國(guó)際共同研究和國(guó)際合作

為有效地積累地震和火山噴發(fā)的事例,進(jìn)行多樣化地震和火山活動(dòng)的比較研究和緊急時(shí)國(guó)際共同調(diào)查研究的研究成果與適應(yīng)的交流交換體制是必要的。

通過推進(jìn)國(guó)際共同研究、研究者的交流等取得的研究成果,進(jìn)行普及和發(fā)布,完善緊急調(diào)查體制、觀測(cè)數(shù)據(jù)持續(xù)的交換和技術(shù)創(chuàng)新等。

(6)研究成果提供給社會(huì)

研究成果的普及,對(duì)提高防災(zāi)意識(shí)和防災(zāi)對(duì)策是重要的,有組織地推進(jìn)地震火山的普及活動(dòng)。

為有助于減輕地震和火山噴發(fā)災(zāi)害,應(yīng)努力提高信息和報(bào)導(dǎo)發(fā)表內(nèi)容的質(zhì)量,并能準(zhǔn)確迅速地提供。

譯自:日本本部新聞(「地震本部ニユース」),平成20年(2008年)9月號(hào)(p.8～p.9)

原題:地震及び火山噴火予知のための観測(cè)研究計(jì)畫の推進(jìn)について(建議)。平成20年7月17日,科學(xué)技術(shù)·學(xué)術(shù)審議會(huì)

內(nèi)閣府防災(zāi)信息網(wǎng)站(內(nèi)閣府防災(zāi)情報(bào)網(wǎng)址):http:∥www.bousai.go.jp/1info/yosan.htm l

文部科學(xué)省網(wǎng)站(文部科學(xué)省ホームページ):http:∥www.mext.go.jp/

(譯者電子信箱,劉江斌:ljbjs@126.com)

P315;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2011.07.004

2010-11-29。