AETA多分量地震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有個(gè)形象的別稱:“地耳”。這只地下的“耳朵”,能幫助人們探聽來自地下的哪些音符與旋律?
理論上講,“宏觀前兆”和“微觀前兆”都可以作為監(jiān)測(cè)分量。但監(jiān)測(cè)分量的選定和技術(shù)指標(biāo)的制定,是基于對(duì)映震效果、系統(tǒng)成本、環(huán)境要求等多因素的綜合考量?!癆ETA”團(tuán)隊(duì)最終選定了多頻段電磁擾動(dòng)和地聲作為監(jiān)測(cè)的兩大分量,其他一些有研究意義的監(jiān)測(cè)分量,比如地應(yīng)力、氡氣等惰性氣體的觀測(cè),基于成本、布設(shè)等問題,暫時(shí)未作考慮。
隱伏于地下的“AETA”系統(tǒng)能充分適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境,靈敏度高
“AETA”由一組設(shè)計(jì)精密的半導(dǎo)體傳感器——電磁傳感探頭、地聲傳感探頭和數(shù)據(jù)處理終端、云平臺(tái)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析系統(tǒng)組成。
電磁傳感探頭長(zhǎng)48厘米、直徑6厘米、呈長(zhǎng)筒狀,地聲傳感探頭形似圓盤,兩者均布設(shè)在震區(qū)山洞內(nèi)或地表2米以下。數(shù)據(jù)處理終端放置在室內(nèi),數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理分析。隱伏于地下的“AETA”,恰似地球的“聽診器”。
電磁和地聲傳感器與前端信號(hào)處理,是“AETA”前端探頭的核心。2015年,“AETA”原型機(jī)生產(chǎn)出來后的第一次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了AETA系統(tǒng)的靈敏度等系統(tǒng)可行性,但團(tuán)隊(duì)非常清晰地認(rèn)識(shí)到,必須研制出高品質(zhì)的工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。王新安說,“如果不能很好地解決品質(zhì)與量產(chǎn)問題,我們的科學(xué)實(shí)驗(yàn)就會(huì)糾纏于錯(cuò)亂的數(shù)據(jù)之中,無法進(jìn)行下去”。
“AETA”團(tuán)隊(duì)與學(xué)術(shù)研發(fā)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化平臺(tái)“深創(chuàng)谷”合作,用了半年時(shí)間反復(fù)改進(jìn)、測(cè)試、再優(yōu)化,大幅提升設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性與一致性,確保“AETA”系統(tǒng)能充分適應(yīng)地下和野外的嚴(yán)酷環(huán)境,高成本、低品質(zhì)的原型機(jī)由此完成向低成本、高品質(zhì)產(chǎn)品的升級(jí);由于可靠性和一致性得到保障,產(chǎn)品很快實(shí)現(xiàn)了批量制造。
后端的數(shù)據(jù)分析也是研發(fā)重點(diǎn),“AETA”團(tuán)隊(duì)主要通過數(shù)據(jù)處理算法,將實(shí)時(shí)采集的多種微觀前兆信號(hào)轉(zhuǎn)化成可視的圖表與文字,監(jiān)測(cè)人員可輕松實(shí)現(xiàn)“看圖說話”。通過對(duì)地震前兆信號(hào)數(shù)據(jù)的采集與分析,輔助預(yù)測(cè)人員進(jìn)行地震預(yù)測(cè)。
在位于龍門山斷裂帶北川—映秀斷裂北段的四川廣元—陜西寧強(qiáng)一帶,北京大學(xué)深圳地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)技術(shù)研究中心通過四川省地震局與當(dāng)?shù)胤勒饻p災(zāi)局合作,目前已在百公里范圍內(nèi)布設(shè)了8臺(tái)“AETA”。
四川省廣元市朝天區(qū)防震減災(zāi)局檢測(cè)員林強(qiáng)起初并不看好“AETA”,但“AETA”在今年9月、10月青川的多次臨震監(jiān)測(cè)效果讓他“眼前一亮”:“在地震發(fā)生前的十多天內(nèi),‘AETA’對(duì)電磁擾動(dòng)的捕捉很靈敏。我們正在把‘AETA’與觀測(cè)地殼形變的傾斜儀結(jié)合起來使用,測(cè)試映震效果、做好信息記錄?!?/span>
林強(qiáng)認(rèn)為,“AETA”在布設(shè)選址和多分量數(shù)據(jù)的積累與應(yīng)用等方面,仍有待改進(jìn)?!坝捎诓煌悗r石對(duì)入射電磁波具有不同反射、吸收性能,選址時(shí)應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離高反射率、高吸收率的千糜巖,減小信號(hào)損耗;人類活動(dòng)對(duì)分量數(shù)據(jù)采集也可能有影響,應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離噪音源和馬路?!彼f,“每個(gè)片區(qū)還可以成立AETA地震預(yù)測(cè)分中心,用于數(shù)據(jù)交流和共享”。
從2015年開始小批量研制至今,“AETA”經(jīng)歷了從1.0版本向3.0版本的升級(jí)?!疤嵘O(shè)備的靈敏度、可靠性與一致性,降低設(shè)備成本,降低設(shè)備對(duì)環(huán)境的要求是升級(jí)的主方向。”王新安介紹說。
大范圍、高密度布設(shè)設(shè)備,有著更加不可替代的重要性?!罢鹬袇^(qū)域與地震觀測(cè)點(diǎn)之間的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以理解為一個(gè)‘濾波器’,會(huì)直接影響監(jiān)測(cè)分量的強(qiáng)度、頻率,這也是不同地點(diǎn)發(fā)生地震的異常征兆可能不同的主要原因,因此,開展多點(diǎn)合圍觀測(cè)至關(guān)重要。多點(diǎn)合圍觀測(cè),就意味著大范圍、高密度布設(shè)和大量的基礎(chǔ)建設(shè)投入?!蓖跣掳舱f,“同時(shí),因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境差異,地震來臨前,不同臺(tái)站顯示的信號(hào)會(huì)有或大或小的差別。因此在實(shí)際地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中,既要橫向看周邊臺(tái)站,又要縱向看歷史數(shù)據(jù),長(zhǎng)時(shí)間積累的歷史數(shù)據(jù)具有很高參考價(jià)值。我們的研究步驟與階段分為:均勻布設(shè)、獨(dú)立分析;重點(diǎn)布設(shè)、融合分析;建立模型、提升分析??梢?,要做好臨震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào),必是久久為功,不可急于一時(shí)”。