我國地電場觀測始于1966年邢臺6．8級地震前后，從20世紀(jì)90年代開始，已先后建成了由100多個臺站組成的數(shù)字化地電場觀測網(wǎng)，開展了中國大陸地電場背景變化探測及主要活動斷裂帶、重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)等區(qū)域性變化的觀測與研究。為了更好地發(fā)揮地電場觀測網(wǎng)的應(yīng)用效能，探索地電場觀測、研究和未來發(fā)展思路，中國地震學(xué)會地震電磁學(xué)專業(yè)委員會于2011年10月17—18日在江蘇省揚(yáng)州市召開了地電場觀測方法與技術(shù)專題研討會。本次專題研討會由中國地震學(xué)會地震電磁學(xué)專業(yè)委員會主辦，全國地震電磁學(xué)科技術(shù)管理組地電管理部(甘肅省地震局)組織，江蘇省地震局與江蘇省揚(yáng)州市地震局協(xié)辦，上級主管部門中國地震局監(jiān)測預(yù)報司及掛靠單位中國地震局地震預(yù)測研究所給予了大力支持。

在研討會上，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)測研究所蔡晉安副所長到會。他就召開本次研討會的目的、意義和重要性等發(fā)表了講話，并全程主持了專題研討活動。江蘇省地震局倪岳偉副局長、江蘇省揚(yáng)州市地震局蔣志遠(yuǎn)局長到會，并對研討會的召開表示祝賀。上海市地震局馬欽忠研究員、中國地震局地震預(yù)測研究所席繼樓副研究員、甘肅省地震局杜學(xué)彬研究員、陸陽泉研究員等分別就地電場在地震預(yù)報中的應(yīng)用研究、地電場觀測現(xiàn)狀與主要影響因素、地電場觀測網(wǎng)效能評估等方面做了專題報告。錢家棟教授、趙家騮教授、田山教授等10多位長期從事地震電磁觀測、研究、應(yīng)用和管理的專家參加了研討會。

研討會上，與會專家們充分肯定了我國目前在地電場觀測和研究方面已經(jīng)取得的成績和進(jìn)展，以及地電場觀測手段在防震減災(zāi)工作已經(jīng)展現(xiàn)的應(yīng)用成效，同時也深度剖析了影響地電場觀測的各類主要因素。通過熱烈討論，各與會專家對地電場觀測現(xiàn)狀達(dá)成了共識，基本明確了現(xiàn)階段需要重點(diǎn)開展的工作和關(guān)注的問題以及未來發(fā)展的基本思路等。

1 我國地電場觀測臺網(wǎng)觀測和應(yīng)用現(xiàn)狀

地電場是重要的地球物理場，是地震監(jiān)測預(yù)測研究中的重要手段之一。我國在“九五”、“首都圈”等工程項(xiàng)目中建設(shè)地電場臺站20多個，“數(shù)字地震網(wǎng)絡(luò)工程”項(xiàng)目中建設(shè)地電場臺站80多個。在各級領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷和支持下，以及從事地震電磁學(xué)研究的各界同仁們的不懈努力下，我國地震地電場觀測、管理和應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，目前已經(jīng)頒布的與地電場觀測方法和觀測技術(shù)有關(guān)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有5項(xiàng)。

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心提供的資料，我國地電場觀測網(wǎng)成功記錄到了地電場日變化、地電暴、潮汐變化等背景變化。其中典型地電場日變化在同一臺站具有重現(xiàn)性，在區(qū)域臺網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)中具有同步性或相似形，在全國范圍內(nèi)的變化形態(tài)與地方時具有一定的對應(yīng)關(guān)系。地電暴在全國范圍內(nèi)能夠記錄到同步變化，且絕大多數(shù)臺站具有比較一致的變化形態(tài)。在我國海域地區(qū)(近海、島嶼等)地電場記錄中還發(fā)現(xiàn)了具有潮汐形態(tài)變化的現(xiàn)象。這些結(jié)果表明，在正常觀測條件下，我國地電場觀測網(wǎng)能夠客觀、真實(shí)、可靠地記錄到較寬頻段范圍內(nèi)的天然地電場變化信息，為地電場的產(chǎn)生、傳播和演化機(jī)理研究以及在地球電磁環(huán)境變化、地震監(jiān)測預(yù)測等方面的應(yīng)用研究，提供了寶貴的基礎(chǔ)觀測資料。

根據(jù)我國長期從事地震預(yù)報的地震電磁學(xué)領(lǐng)域的專家們提供的資料和研究成果，從近年來我國發(fā)生的中強(qiáng)以上的地震研究情況來看，震前地電場異常信號的出現(xiàn)具有較高的可信度，充分利用震前地電場異常信號進(jìn)行地震預(yù)測具有一定的可行性。目前，在震例研究方面，通過對汶川8．0級地震、玉樹7．1級地震、文安5．1級地震以及西藏、云南地區(qū)多次發(fā)生的6．0級以上地震前后的地電場臺網(wǎng)觀測資料的分析和總結(jié)，有針對性地開展了地電場震前異常變化的特征研究以及地電場異常信息提取方法的研究和探索工作。上述研究工作所取得的成果，目前在青藏塊體地震趨勢性研究、大華北震情跟蹤、重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)短臨跟蹤以及全國范圍內(nèi)多個地區(qū)異常落實(shí)等方面，已經(jīng)得到了比較好的驗(yàn)證和應(yīng)用。

2 影響地震地電場觀測的主要因素

目前影響地震地電場觀測的主要因素為天然(或人為)電磁環(huán)境干擾和地電場觀測系統(tǒng)故障兩個方面。同時，對觀測系統(tǒng)的人為干預(yù)和非正常操作，也是產(chǎn)生非期望觀測數(shù)據(jù)的原因之一。

2．1 電磁觀測環(huán)境干擾

典型的電磁環(huán)境干擾主要包括地鐵(輕軌)等基于直流供電的軌道交通系統(tǒng)和基于交流供電的電氣化鐵路系統(tǒng)等產(chǎn)生的對地泄漏電流的干擾，超高壓交直流輸電系統(tǒng)接地極附近、避雷塔附近產(chǎn)生的回路電流和漏電干擾，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)生的50Hz工頻干擾。此外，還有一些在特定區(qū)域產(chǎn)生的不明非工頻干擾等。電磁環(huán)境干擾嚴(yán)重時可造成觀測數(shù)據(jù)正常變化失真和畸變，對觀測資料的應(yīng)用帶來一定的困難。

雷電影響則是一種天然電磁環(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。強(qiáng)雷電主要通過3個途徑對觀測系統(tǒng)產(chǎn)生影響，即通過外線路感應(yīng)和傳導(dǎo)、通過交流供電系統(tǒng)感應(yīng)和傳導(dǎo)、通過網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)(特別是無線路由系統(tǒng))感應(yīng)和傳導(dǎo)。目前主要以感應(yīng)雷的影響為主，在雷電多發(fā)區(qū)也會受到臺站直擊雷的影響。

2．2 地電場觀測系統(tǒng)故障

目前比較突出的地電場觀測系統(tǒng)故障主要包括外線路故障、測量電極故障及線路(或電極)埋設(shè)問題等。外線路故障包括地埋線路接頭處(或整體線路)絕緣性能變差，地埋線路絕緣層破損，架空或地埋線路接觸不良、開路、毀壞、被盜等。測量電極問題主要包括測量電極本身性能退化、測量電極埋設(shè)方法問題、電極引線對地絕緣性能問題等。線路(或電極)埋設(shè)問題主要為埋設(shè)深度不足、絕緣處理不當(dāng)?shù)取＿@些故障可能造成觀測數(shù)據(jù)受外部因素(如氣候變化、降雨、灌溉、土壤溫濕度變化等)影響產(chǎn)生非周期性擾動、漂移和階躍性變化，嚴(yán)重的時候可能造成觀測數(shù)據(jù)完全偏離正常的地電場變化趨勢和形態(tài)。

2．3 地震地電場觀測網(wǎng)效能評估

根據(jù)中國地震局監(jiān)測預(yù)報司的要求，由全國地震電磁臺網(wǎng)技術(shù)管理組對全國地電場觀測網(wǎng)中102個臺站的監(jiān)測效能進(jìn)行了評估，主要包括臺網(wǎng)布局、觀測環(huán)境、觀測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量、觀測數(shù)據(jù)應(yīng)用及綜合評價等幾個方面。評估結(jié)果顯示，觀測環(huán)境評價“優(yōu)秀”的臺站占參評臺站的52．94%;觀測系統(tǒng)評價為“優(yōu)秀”的臺站占參評臺站的52．94%;各省(市、自治區(qū))地電場臺網(wǎng)空間密度及分布的合理性差異較大，部分地區(qū)臺網(wǎng)密度低，應(yīng)適當(dāng)加密布設(shè)地電場觀測站，組網(wǎng)觀測?？傮w而言，在全國地電場觀測網(wǎng)中近半數(shù)臺站綜合評價為“優(yōu)秀”，70%以上的臺站綜合評價為“合格”以上，說明我國地電場觀測網(wǎng)的整體工作狀態(tài)是基本良好的，但由于受到如前所述的各種因素的影響，尚需針對性地采取必要措施，進(jìn)一步提高觀測質(zhì)量。

2．4 地電場發(fā)展思路及相關(guān)問題討論

我國開展地震地電場觀測和研究的時間相對較短，目前仍然是一個比較年輕的觀測手段。目前已經(jīng)開展的研究工作表明，該方法也是具有較大應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ㄖ?。在各方面的支持、參與和共同努力下，通過對已有的研究成果、進(jìn)展和成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)吸收，盡快處理地電場觀測和應(yīng)用研究中亟待解決的相關(guān)問題，必將能夠在防震減災(zāi)事業(yè)中發(fā)揮更好的作用和效能。

(1)結(jié)合現(xiàn)狀，強(qiáng)化管理

在影響地電場觀測的各主要因素中，地電場觀測系統(tǒng)故障和問題是完全可以避免的。建議結(jié)合目前的觀測現(xiàn)狀，在臺站建設(shè)、日常觀測、系統(tǒng)運(yùn)行以及日常維護(hù)過程中，通過規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等研究、實(shí)施和管理措施，消除臺站觀測系統(tǒng)對觀測資料產(chǎn)生的影響。同時，關(guān)于儀器使用方面產(chǎn)生的非期望觀測數(shù)據(jù)問題，建議在各類培訓(xùn)活動中予以突出和強(qiáng)化，同時在日常觀測過程中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范、加強(qiáng)管理。

關(guān)于雷電影響問題，建議密切配合中國地震局監(jiān)測預(yù)報司開展的防雷技術(shù)攻關(guān)工作，加強(qiáng)臺站基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、日常維護(hù)和管理工作。

(2)深入實(shí)際，加強(qiáng)研究

電磁環(huán)境干擾對地電場觀測的影響問題，在現(xiàn)階段屬于客觀存在且不可避免的問題。解決這些問題的唯一辦法是深入臺站第一線，對可能影響觀測的各個環(huán)節(jié)開展認(rèn)真調(diào)查、研究與科學(xué)實(shí)驗(yàn)。建議進(jìn)一步開展環(huán)境干擾識別、抑制和消除等方面的研究和試驗(yàn)工作，特別是對于比較典型的已知源的干擾問題，從干擾機(jī)理、影響方式和影響程度等方面開展研究工作，并通過及時交流，使得研究結(jié)果得到推廣和應(yīng)用。

加強(qiáng)地電場觀測資料應(yīng)用等方面的研究工作。建議在各級管理部門的大力支持下，以及在基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目、地震行業(yè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目、星火計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等科研項(xiàng)目的資助下，開展地電場觀測資料在地震監(jiān)測預(yù)測及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作，特別是能夠加強(qiáng)在強(qiáng)電磁干擾背景下的地電場信息提取和分析方法等方面的研究工作。

(3)面向未來，發(fā)展提高

加強(qiáng)在地電場觀測方面的新技術(shù)、新方法、新思路、新領(lǐng)域的研究和探索工作，提高地電場觀測的環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力和綜合應(yīng)用能力。如開展野外無人值守(有人看護(hù))觀測方法和技術(shù)研究，開展多方位、多極距地電場觀測方法和觀測機(jī)理研究，開展在復(fù)雜環(huán)境和場地條件下的深井觀測研究和試驗(yàn)，開展典型電磁干擾源抗干擾方法和技術(shù)研究，開展地電場產(chǎn)生、傳播及演化機(jī)理的跨學(xué)科綜合研究和探索等。