以下是中国地震局地震预测研究所专家杜建国关于《遥感技术在地震预测中的应用》的演讲全文:
杜建国:
大家下午好!我在这里实际上以大家介绍的卫星技术和卫星数据技术处理系统,只介绍技术的用户而已。我本以为今天有更多的类似同行的交流,可能主要是讲了技术,我学了很多卫星技术和卫星处理的知识。下面我把我们近几年做的卫星遥感对地震研究方面的应用,简单的给大家介绍一下。
我想主要介绍三个方面的内容:
第一,利用卫星遥感影像来判识断层。
第二,卫星红外遥感异常与地震活动。
第三,卫星电磁异常与地震。
利用卫星遥感影像判识断层这是非常常见的,已经有了比较成熟的经验和技术。我们用这样一个技术研究了内蒙古、西岭浩特地区这样一个谷底正形成的地表活动断层,结合野外的考察我做了一些工作。因为我们但是做技术的,可以从影像位置上看到有很多线性的影像,线性的影像是通过断裂形成的地方,下面的红线是根据上面的影像做出的,我们这个行当是要到现场检验它。
我们在这个点它是不是也存在这个东西,我们看到这个砾石层,我们把它描的清楚一些成了这样的图像,这说明这里确实存在古的地震,怎么确定呢?我们在这些位置侧上地震年代的样品回来。这个图片给了大家另一个例子,这是在恐龙山西口发生了8.1级地震形成的地表破裂带,我们也从野外可以在不同的点上验证这个断层的具体位置是什么样的,这是放大的图像,这在恐龙山口。这是青藏的高速公路,这个是现在的青藏铁路,这个线是原来从格尔木通样拉萨的输油管线,后来经过地震活动把输油管线弄断了,形成现在特别明显的一段。
下面这个也是这一块的放大,我们根据这个位错来计算断层对地面破坏的水平位移,我们可以看到分辨率亚米级,我们可以算出活动断层位错的研究来确定不同时期形成的,可能是几次地震总位移或者是单次地震造成的地表破裂的位移,这是地震断层造成的地表的隆起,我们叫鼓包也好是地表挤压引起的。像青藏高原这样一个艰苦的环境中工作带来了非常好的东西,因为在恐龙山形成了四百公里长的地表破裂,如果沿着四百公里走的话,大家可以想想在五千到六千米的高山上是不可思议的,而且很多地方是没有路的。所以卫星遥感技术在这样一些植被覆盖比较差的地方是相当理想的区域,也就是这个。
这个是在伊朗的巴姆地区做的,这个小方框是巴姆地震在2003年12月26号发生地震破坏的地方,从这个影像上我们也叫活动的构造或者是地震的断层,我们用这个做更高分辨率的断层,断层大概是这么一种情况。类似的地表三维的位错和断层分布的特征,这一张图可以解释为什么刚才照片上到鼓包,这样断层从这边来会形成一个鼓包,这个断层往往不是连续的,要错开一些带有局部或者是岔开的时候,这里往往会形成拉张的地区,这样会形成拉风盆地,很多山间盆地都是这样形成的。在断裂带上像干支都是咸水湖断层形成的拉风盆地,这也是遥感和地表的情况。
另外,我们利用遥感技术做了城市活动构造的调查。大家都知道,为什么我们要去做地震活动构造的调查呢?就是断层通过的地方任何的建筑物肯定是要摧毁的,比如说一个水库的大坝要遇到断层位错的时候,这个大坝肯定要摧毁。可以想象一个山几十层的岩石都错动了,相当于一个汽车的大梁断了你贴一个膏药,这个膏药是不起什么作用的,我们为了让未来的建筑或者已经在这些带上的建筑物加固做这个工作,希望在城市规划和后期的建筑上避开这些活动构造,免来带来地震造成的巨大损失和人员伤亡,这段不太理想,这段在影像上有非常典型的特征,水系是这个方向的,但是在这个位置上有这样的影像特征从这样横过来。最后验证了断层是从这里通过去的,在野外可以看到这样的断裂。
下面我们讲一下卫星红外遥感异常与地震活动,这一方面在过去二三十年里面有很多人做了很多尝试,在地震活动以前确确实实会有很多卫星测到红外遥感图像的异常特征,这些异常的分布范围往往比较大。再一个这种异常出现的几率要比地震出现的几率大的多的多,不是一个数量体两个数量体,这会造成在众多的异常中获取真正的地震前兆非常困难。这个是红河断裂带有明显的色调上的差异,姓曲的作者认为,他认为主要是以气象影像为主的,也排除不了对地震活动、地下来的热异常的贡献。
这个也是利用红外做的关于地震活动过程中的异常的图像,确确实实在地震7.6级地震活动之后,在影像上处理的地表表面温度的变化上能够有一个突然得异常变化,确确实实是跟这次地震在时间上和空间上能对应起来。但是究竟其外在的关联,它的本质关系是什么还有待我们去探索,这也是另一张类似做的图像。还有一个是非常低频的来处理跟地震的关系,也能够获得一些在地震活动的时候会有一些异常现象。
这是我引用一个作者的一段话,这个叫地表热流,他用这些红外的东西确确实实包括地表总的含量和相对尺度等等,它的变化确确实实能够在地震断层带上有很多的表现,这些表观的现象和遥感的现象跟过去的现象认为可能是地震活动造成的。下面我把他获取的片子给大家讲一下,可能大家比我更熟悉一些,我也不太熟悉数据的处理。
这是一样的,这是日变化的地表温度,它确实在地震发生的时候出现了一个特殊的变化,这是2001年到2002年打破了这样一个裂变的趋势。这个是用热湖外处理的影像,这个影像认为在地震确实是在12月1号发生的,这个热湖的现象出现了异常,我们认为这种现象是跟地震有关的,这是同样的例子。这个也是用在巴姆地震出现了特殊的影像特征异常,认为这是跟这次巴姆地震事件有关。
这张片子是我们在现场考察的时候,正好5·12大地震,在四川考察的时候大的滑坡,地震会给人民带来非常大的灾难,我们看到这个片子是大家以前在新闻上和另外的一个会议册子上看到。因为大家都没有把这个非常血腥和悲惨的事情说出来,这是北川新校区,在这个大石堆下面埋了五层楼,在这个楼房里面当时上课的将近四百名的师生现在还在埋着无一生还,所以地震确实是非常残酷的。我们去研究这样一个活动,利用这样一个高新技术把断层的空间位置搞清楚,能对它做出合理的评估的话,就不会作为这样一种非常惨重的,太令人悲伤的事件发生。小车跟巨大的石头比起来实在是太可怜的,一个巨大的石头有两层楼那么高,滚下来没有什么好的建筑物可以抵抗得住。
这张片子我也是从网上下载的,想说明什么问题呢?卫星遥感在灾难发生的时候,如果我们处理好可以获得快速的信息,这是滑坡的信息。还可以获得一个破坏程度的信息给国家应急提供一个可选择的参数,到底是启用一级应急预案,还是启用二级应急预案,这个也是用GIS和遥感数据来做的,这是在印度的一个地区,红的都是在滑坡非常危险的地段,蓝的相对要高一些。这种棕黄色和橙色的是相对最安全的地方,如果我们在地震前能够把这些做好,国家有能力把灾区迁移到相对安全的地方的话,5·12大地震也不会死去将近10万人。
另外我想介绍卫星电磁异常与地震,这个工作不是我来做的,现在我们单位有跟法国和俄罗斯做的比较早一些,我们国家正准备要发射这样一个卫星,卫星上要装这样一个仪器,就是电磁仪器。这个表展示的是现在在天上飞的电磁卫星有这么多,这是从1964年到1990年发射到天上的,近年来发射的和正准备发射的是在这里别的数据。也就是说,卫星不仅用光谱学的手段获取数据,同时卫星电磁也能获取数据,获取的数据也可以应用到地震或者是其他的灾害检测中。
地震电磁的异常特征,通过电磁卫星就可以记录下来主要的物理量和出现的时间,按现在的统计来说,我们记录到的电磁场、电磁波以及等离子体和离子浓度、离子流、电子密度等等这样一些异常,一般跟地震对应的时间关系是在地震发生前的一天到五天。异常出现的时间大多数是四个小时到六个小时,电磁波和高能离子的扰动一般是出现在地震千一到五个小时,空间范围离震中有一定的偏大概在十度,十度比较大一些,要在四十度这样的纬度或者是三十五度这样的纬度是近千公里,这给我们利用技术获取的信息去判断未来地震提出了非常大的疑问,怎么应用它的问题。我们怎么预测一千公里之外将会发生,未来五天、未来一天、未来一个小时会不会大的地震,这个是没有办法利用这些资料报地震的,但是这并不意味着我们没有必要开展这方面的工作,我们只有探索和研究了它到一定的程度、科学技术有一个飞跃的时候也许那天就解决了这样的问题,这是电磁卫星观测地震的例子,黑点是震中的位置,我们可以看出来确确实实有一定的关联。
这是在2004年12月26号发生了地震,电磁卫星也确实记录到了这样一些异常的现象,最上面的是电子密度,中间是电子的温度,这个是离子温度和离子的浓度,这是电磁场的频率、频谱,这是一个时间光谱。我们都可以看出这上面是05年3月22号,这是不同轨道上记录下来的,在震前它记录了一些把正常的规律打破的一些现象。所以说卫星遥感技术在未来的灾害检测方面将会起到重要的作用,
这个图也是在一个大的地震前所显示的,哪一些是异常出现的范围呢?我们现在是一个正中区,在空间范围上它出现的电子密度和电子温度变化的时候是比较大一些,目前来说只是在探索阶段来做。我们也有发射地球化学探测卫星,这是我们十二五的计划,这个是我们长白山的卫星照片,我就讲这些。
谢谢大家!
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