總序
我國是一個多地震國家，對地震的科學觀測由來已久。中國地震臺網(wǎng)中心作為我國地震監(jiān)測工作的業(yè)務核心和技術牽頭單位，組織地震監(jiān)測第一線的青年科技工作者，將著力推出《地震觀測》系列宣傳冊，通過輕松活潑、通俗易懂的問答形式，使更多人能夠了解地震觀測，了解地震行業(yè)，了解地震科學。
本冊《地震觀測之概述》，從概念與意義、緣起與發(fā)展、應用與服務、展望與未來等四個方面，提綱挈領地勾勒出了地震觀測的基本輪廓，并描述了它與其它業(yè)務和研究工作之間的聯(lián)系。以此為基礎，我們還將圍繞地震臺網(wǎng)臺站、地震與人工智能、地震與互聯(lián)網(wǎng)、地球內(nèi)部構(gòu)造等地震觀測的諸多話題，陸續(xù)推出宣介產(chǎn)品，以饗廣大公眾和科學愛好者。
王海濤
2018年3月
應用與服務
地震監(jiān)測終須服務于民。目前，監(jiān)測工作最主要的服務當屬地震速報，因為地震速報信息最為社會公眾所熟知，所以它常常被譽為監(jiān)測工作的窗口。除地震速報之外，作為全國地震監(jiān)測的技術牽頭單位，國家測震臺網(wǎng)中心還承擔著地震目錄與觀測報告的編輯和產(chǎn)出、地震數(shù)據(jù)的管理和質(zhì)量控制、常規(guī)與應急數(shù)據(jù)產(chǎn)品的開發(fā)和服務、軟硬件技術系統(tǒng)的建設和維護，以及全國臺網(wǎng)與臺站的資料評比和業(yè)務指導。不久，中國地震臺網(wǎng)中心還要承擔地震預警任務。這些扎實的工作和豐富的產(chǎn)出，正是我國地震監(jiān)測事業(yè)持續(xù)發(fā)展和社會服務的基礎。
Question
那么請問什么是地震速報呢？
地震速報是對已發(fā)生地震的時間、地點、震級（通稱“地震三要素”）等參數(shù)的快速測報。目前，速報工作分為自動速報和正式速報兩個階段，由國家測震臺網(wǎng)中心和各區(qū)域中心協(xié)同完成，不同地區(qū)速報用時和震級下限的要求也不盡相同。自動速報由計算機在1至2分鐘內(nèi)完成；正式速報由人工完成，最快可在10分鐘內(nèi)發(fā)出。正式結(jié)果形成速報目錄，通常是全國范圍內(nèi)3級及以上和全球范圍內(nèi)6級及以上的地震基本信息。速報信息是公眾最為熟悉的地震信息，一般是通過新聞媒體即時發(fā)布。
隨著測震臺網(wǎng)的建設以及信息化技術的應用，國家測震臺網(wǎng)中心可用的實時波形數(shù)據(jù)大幅增加。2013年4月，地震自動速報信息開始面向社會服務，開啟了地震速報工作的新時代。
科學家對觀測數(shù)據(jù)經(jīng)過多次分析、復核、確認，分階段產(chǎn)出可滿足不同時效性應用需求的觀測報告。最終的正式觀測報告包括目錄、震相，甚至震源參數(shù)等更加準確、完整、豐富的資料。從速報目錄到正式觀測報告，地震的時間、位置（含深度）和震級等“三要素”可能都會稍有變化，這正是科學觀測結(jié)果逐步準確化的過程。
Question
國家地震臺網(wǎng)中心是如何監(jiān)測地震的？
國家地震臺網(wǎng)中心是中國新一代地震監(jiān)測體系的核心組成部分，通過先進的技術系統(tǒng)，實現(xiàn)中國地震臺網(wǎng)的日常管理和資料產(chǎn)出。
地震參數(shù)自動測定系統(tǒng)QuakeSpy，實現(xiàn)了中國地震臺網(wǎng)1000余個測震臺站及全球地震臺網(wǎng)部分臺站波形數(shù)據(jù)的實時接收和全球地震參數(shù)的準實時測定，成為自動速報結(jié)果的重要數(shù)據(jù)源。地震速報系統(tǒng)ECUMS長期穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，成為中國地震局統(tǒng)一產(chǎn)出和正式發(fā)布地震訊息的核心系統(tǒng)。全國地震統(tǒng)一編目系統(tǒng)提供了一個具有針對地震觀測報告的數(shù)據(jù)匯集、編輯、檢索等功能的Web工作平臺。
國家測震臺網(wǎng)中心地震自動處理系統(tǒng)QuakeSpy主界面
2008年11月以來，大震應急數(shù)據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)出服務體系在國內(nèi)5.0級及以上或國外7.0級及以上地震發(fā)生后，及時產(chǎn)出震中位置圖、震源機制解、地震動圖等十余種數(shù)據(jù)產(chǎn)品；波形數(shù)據(jù)管理和處理系統(tǒng)，遵循地震學相關國際通用數(shù)據(jù)協(xié)議，用于波形數(shù)據(jù)的存儲、備份、歸檔、管理、處理和產(chǎn)出。這些技術系統(tǒng)使地球物理學方法與計算機網(wǎng)絡技術相結(jié)合，使自動處理與人工處理相結(jié)合，使產(chǎn)出與服務相結(jié)合，從而促進地震監(jiān)測工作得以有效開展。
2017年8月8日四川九寨溝7.0級地震主震震中位置及歷史地震分布圖
余震震中分布圖
余震精定位圖
深度精確確定圖
遙感影像圖
震源機制解
震源破裂過程
2017年8月8日四川九寨溝地震部分應急數(shù)據(jù)產(chǎn)品
Question
地震行業(yè)是如何發(fā)布地震信息的？
產(chǎn)出即服務。有關法規(guī)對這項工作都作出了明確的規(guī)定：以中國地震臺網(wǎng)各級臺站和臺網(wǎng)中心的基層工作為基礎，國家測震臺網(wǎng)中心為全國測震數(shù)據(jù)的最終產(chǎn)出單位，是包括速報信息、觀測報告、波形數(shù)據(jù)、應急產(chǎn)品等各類測震數(shù)據(jù)、信息和產(chǎn)品的總源。這些數(shù)據(jù)應由國家測震臺網(wǎng)中心正式渠道向從事地震數(shù)據(jù)信息服務業(yè)務的部門和單位統(tǒng)一分發(fā)，同時向科學家和全社會統(tǒng)一提供服務，從而保證了信息的權威性、一致性和時效性。
在當今網(wǎng)絡時代，這些面向科學家的數(shù)據(jù)和面向決策層與社會公眾的信息，通常以業(yè)內(nèi)或業(yè)外、直接或間接、離線或在線、定向或定制等各種方式，借助互聯(lián)網(wǎng)技術，通過軟件系統(tǒng)等專業(yè)工具、網(wǎng)站等傳統(tǒng)工具、手機應用和微信等新興工具，實現(xiàn)地震數(shù)據(jù)的科學化、多元化、立體化服務。
Question
那么什么是地震烈度呢？
它和地震震級有什么區(qū)別？
震級反映了地震本身的大小，只與地震釋放的能量多少有關；而烈度反映的是地震的后果，也就是地震引起的地面震動及其影響的強弱程度。
地震烈度根據(jù)人的感覺和房屋震害程度等，從人體無感到房屋幾乎全部毀壞，分為I至XII共12度。一次地震只有一個震級，但不同地點烈度不同。一般而言，震中地區(qū)烈度最高，隨著震中距增大，烈度逐漸減小。例如1976年唐山地震，震級為7.8級，震中烈度為Ⅺ度；受唐山地震影響，天津市區(qū)烈度為Ⅷ度，北京市多數(shù)地區(qū)烈度為Ⅵ度，再遠到石家莊、太原等地，烈度就更低了。以地震烈度為指標，將國土劃分為不同抗震設防要求區(qū)域的圖件，這就是地震烈度區(qū)劃圖，從而使工程建設能夠進行抗震設計，達到抗震要求。目前，我國已完成了第五代地震烈度區(qū)劃圖的編制。
Question
前一階段在朝鮮發(fā)生的核爆炸，也能通過地震監(jiān)測測報出來嗎？
當然能了。包括地下核試驗在內(nèi)的非天然地震事件的測定、判別和緊急處置也是地震監(jiān)測工作的重要任務之一，核爆炸地震學也是地震學研究的一個分支學科。地下核試驗的波形記錄特征與天然地震的有所不同。通過波形分析和震相識別，結(jié)合一定的方法和判據(jù)，我們就能夠判定事件類型，估算事件能量。2006年至2017年朝鮮6次核試驗，以及2015年8月12日天津濱海新區(qū)爆炸、12月山東平邑塌陷、2017年6月四川茂縣山體滑坡和陜西神木的多次塌陷等事件的緊急分析與處理，都是國家測震臺網(wǎng)中心利用地震監(jiān)測手段服務于國防、服務于社會的成功范例。
我國牡丹江地震臺對2013年和2016年兩次朝鮮核試驗的波形記錄
2017年9月3日朝鮮第6次核試驗部分臺站記錄波形圖
非天然地震事件波形圖
對于非天然事件，經(jīng)驗豐富的地震分析人員可以通過地震圖解釋加以甄別。比如：爆炸事件相比天然地震的波形就有初動向上、頻率較低、衰減較快等特點；而塌陷的振動頻譜比較單一，且頻率比爆破更低，與爆破相反，波形初動是向下的。我們還可以通過全波形震源機制反演方法，對波形進行震源機制反演，從而判定事件類型。隨著科學的發(fā)展，我們在將來會逐步應用人工智能等技術，快速識別非天然事件。
展望與未來
中國地震監(jiān)測臺網(wǎng)的建設發(fā)展是一個從無到有、從少到多、從稀疏到密集的過程。從1930年我國第一個地震臺——鷲峰地震臺建成，到20世紀70年代全國基本地震臺網(wǎng)建成，從1987年由11個臺站組成的中美科技合作“中國數(shù)字地震臺網(wǎng)”的正式運行，到2009年由近千個臺站構(gòu)成的“中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡”的正式運行，從首都圈臺網(wǎng)建設到援外臺網(wǎng)建設，我國的地震臺網(wǎng)越來越密集，監(jiān)測能力也越來越強，甚至能夠監(jiān)測到負震級地震。但是，由于受到觀測條件、經(jīng)濟條件等因素的影響，還呈現(xiàn)東南沿海地區(qū)經(jīng)濟發(fā)達、地震活動較弱，卻臺站密集，而西部地區(qū)經(jīng)濟欠發(fā)達、地震活動強，卻臺站相對稀疏的不平衡現(xiàn)象。或者說，地理學中的“胡煥庸線”在地震監(jiān)測基礎設施布局方面也是存在的。因此，我們的臺站臺網(wǎng)建設，不僅是臺站數(shù)量的增多，而且要使臺網(wǎng)布局更加合理。同時，隨著地震預警工作的開展，也會促進監(jiān)測能力的大幅提升。
那么什么是地震預警呢？
地震預警是在地震發(fā)生后，破壞性地震波到達之前，利用電波傳播速度遠遠快于地震波傳播速度的特點，向目標區(qū)發(fā)出警報信息，以便緊急行動，減小當?shù)厝嗣裆敭a(chǎn)損失。即便是幾秒鐘的預警時間，對于學校、醫(yī)院，以及交通、電力、水利、核設施等重大設施和工程采取安全措施而言，也是十分珍貴的。
地震預警示意圖
聽說地震預警還存在盲區(qū)，這是怎么回事？
在地震發(fā)生之后到接收預警信息之前有一段時間是用于處理破壞性地震初至波數(shù)據(jù)并進行定位、震級測定和信息發(fā)布的，是不能發(fā)出預警信息的。這段時間所對應的波的傳播距離，就是地震預警的“盲區(qū)”。也就是說，地震預警信息到達該地區(qū)時，地震波已經(jīng)到達或已經(jīng)過去，預警信息也就沒有用了。
預警“盲區(qū)”的產(chǎn)生原因有兩個。一是地震有一定深度，地震波傳播到最近的臺站需要時間。二是地震臺站記錄到地震信號后，還要進行處理，確認是大地震后，才能發(fā)出警報，雖然是秒級的自動處理，但還是需要時間的。目標區(qū)距離震中越近，預警時間越少，獲益時間也就越短。
有了地震預警，地震預報就解決了吧？
不是的，地震預報和地震預警是完全不同的概念。簡單地說，地震預報是震前幾小時至幾十年發(fā)布的預測意見，地震預警是震后幾秒至幾十秒發(fā)出的警報。
隨著“國家地震烈度速報與預警工程”的實施，我國將建設地震烈度速報與預警臺站1.5萬余個，實現(xiàn)地震發(fā)生后，首臺觸發(fā)3秒內(nèi)原地報警，4至6秒生成地震預警第一報信息，震后3分鐘內(nèi)生成實測地震烈度速報信息，10分鐘內(nèi)生成地震烈度分布圖。
該項目的實施，最終將使地震減災和社會服務能力得以有效提升。
全國預警臺站分布圖
地震學家們還在做哪些工作呢？
除了地震監(jiān)測之外，地震預報、抗震設防、應急救援、法規(guī)標準，都屬于地震行業(yè)的工作范疇。例如，《中華人民共和國防震減災法》就是指導我國地震行業(yè)乃至全社會開展防震減災工作的“根本大法”。
目前，我們要建立健全地震監(jiān)測預報、震災防御、緊急救援三大工作體系。我們啟動“國家地震科技創(chuàng)新工程”，實施“透明地殼”、“解剖地震”、“韌性城鄉(xiāng)”和“智慧服務”等四項計劃，以期查明中國大陸重點地區(qū)地下精細結(jié)構(gòu)，深化地震發(fā)生機理認識，采取有效防御手段，豐富地震安全公共服務產(chǎn)品，從而保障國家重大發(fā)展戰(zhàn)略和人民群眾生命財產(chǎn)安全。
結(jié)束語
我國地震監(jiān)測臺網(wǎng)正在向建設標準化、運維信息化、處理自動化和服務智能化的方向發(fā)展。作為防震減災事業(yè)的重要支柱之一，地震監(jiān)測以觀測臺網(wǎng)為基礎設施，綜合利用各種方法和手段，產(chǎn)出豐富的數(shù)據(jù)，構(gòu)成完整的監(jiān)測體系，為公眾及時提供地震信息，為科學家全面提供專業(yè)數(shù)據(jù)，最終服務于科研，服務于社會，服務于民，普惠于民。我國地震監(jiān)測工作將在2020年左右達到國際先進水平，2030年左右達到國際領先水平，為把我國建設成為地震科技強國奠定堅實基礎。
