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舊貌換新顏 “34歲”南極地震臺大變身
2019-02-28 07:32:42 來源: 科技日報
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南極地震臺新一代觀測房

科考隊員挖掘觀測儀器安放坑。小圖為南極地震臺站觀測儀器安放坑。

  最近,一條來自地球最南端的消息吸引了不少人的關注——由中國地震局地球物理研究所承擔的南極長城站地震臺改建任務已圓滿完成,新一代長城站地震臺正式運行。業內普遍認為,此次南極長城站地震臺的成功改建,標志著中國在南極地震觀測基礎設施和數據質量得到顯著改善。

  對公眾來説,這個消息讓更多人知道“哦,原來南極也有地震臺站”,也讓人們好奇這個建在冰天雪地裏的地震臺有什麼“特殊功能”,改建後的它又有什麼“新式武器”?

  34年來,哪些變了? 遠程實時監控和傳輸數據

  從1985年長城站地震臺建成投入使用,到現在已經是34年的時間了。在這漫長的歲月裏,長城站地震臺一直承擔著我國在南極的地震觀測任務,是我國南極科學考察工作的重要組成部分,對服務國家安全、推動極地地震觀測科學發展、提升我國極地觀測和科學研究的國際地位具有重要意義。

  實際上,改建的建議早在幾年前就開始有專家提出了。中國地震局地球物理研究所相關負責人向科技日報記者介紹,近年來,因地震臺初建時期所使用的材料和儀器裝備等技術原因,又長期受到南極地區極端災害性天氣影響,長城站地震臺觀測房受損嚴重。特別是2018年3月,長城站遭遇罕見大風,地震臺觀測房損毀嚴重,加上建築材料腐化,經自然資源部極地考察部門和研究所多方綜合研究後認為,地震觀測房已不具備修復的必要,考慮到後續還有大風,為避免造成設備、線路受損和環境破壞,長城站組織越冬隊員拆除了觀測房,地震觀測工作被迫中斷。恢復並改善南極地震觀測基礎設施和工作條件成為非常急迫的需求,長城站地震臺改建得到自然資源部極地考察部門的批準,列入中國第35次南極科考任務。

  新一輪的改建工作是從去年年底開始的。

  2018年12月,中國地震局地球物理研究所常利軍研究員隨中國南極科學考察隊赴南極長城站開始實施地震臺改建任務。這項工作持續了兩個多月,在長城站多次統一協調下,十余名後勤保障人員和科研人員齊心協力,克服了南極冰天雪地的極端氣候影響,利用站上裝載車、吊車、挖掘機等機械設備,完成了老地震臺建築垃圾分類清理、材料和設備的運送、新地震觀測房地基的開挖澆築和觀測房的吊裝以及擺坑的開鑿和澆築等工作,並布設了新購置的極地版低溫甚寬帶地震儀。

  改建後的地震臺實用、堅固、耐久、美觀,背景噪聲低,具有遠程實時監控能力和數據傳輸功能,也具備長期無人值守情況下正常運行的能力。

  改建後的長城站地震臺將有效提升我國在南極地區的地震監測能力,為開展南極地震學研究提供高質量地震觀測數據,有助于加深對南極地區地震活動的認知和研究,探明南極大陸地殼和地幔的深部結構,為我國實現全球地震觀測網絡建設提供有力支撐。

  南極建地震臺,有多重要? 研究地球磁場的重要窗口

  南極有地震嗎?我們為什麼要在南極建地震臺?是關注地震的人們最喜歡問的問題之一。在互聯網出現後,這個問題更是過一段時間便出現在各大論壇上,引來一番討論。

  南極洲在地球最南端的高緯地區,四周被太平洋、印度洋和大西洋環繞,氣候極端惡劣,被稱為世界的“冰級”“寒極”和“風級”。被人們稱為第七大陸,是地球上最後一個被發現、唯一沒有人員定居的大陸。

  因為沒有人煙,少了人為幹擾,南極成為了科學家們最愛的地方,這裏是開展地震觀測與研究的極佳場所。又因為這裏是太陽風、磁層、高層大氣能量耦合和交換的重要部位,地球磁場變化比中低緯度地區復雜得多、豐富得多,被認為是研究地球磁場的重要窗口而受到各國地球物理界的高度關注。

  據中國地震局地球物理研究所介紹,在南極開展地震觀測研究,特別是獲取寬頻帶數字地震資料,可以了解南極大陸的地震活動性,對研究南極大陸和大陸架岩石層結構具有重要意義。通過分析這些地震資料和其他地球物理資料,有利于研究南極大陸及其鄰近海域岩石層的橫向變化特徵,以及地球深部動力學過程,為礦産資源的研究提供背景依據。

  更重要的是,如果將來自長城站地震臺觀測內容與我國大陸地震觀測臺網所得的資料結合,可以研究全球地震特徵;利用地脈動、冰震及地震記錄,可以研究南極地區的微震活動、地脈動的季節變化和冰震的波形特徵、冰震的震源參數及其與地震的差異,獲得更完整、全面的分析對比數據。

  改建地震臺,難在哪兒? 12級以上大風且山高坡陡冰雪厚

  眾所周知,南極大陸氣候惡劣、荒無人煙,在這裏建設、發展、完善、改建一座地震臺都非易事。從1985的初建,到後來的歷次維護、加固,到此次的改建工程,都凝結著科學家和眾多工作人員的心血,這其中還伴隨著我國科技水平的不斷發展。

  正如一位地震領域的老專家向科技日報記者講述的那樣,最初,我們在南極地震臺觀測地震採用的是模擬觀測和記錄圖紙存儲,後來變成可以實時傳輸數據的寬頻帶地震臺,到這一次的改建,每一步的發展都不容易。

  2月21日,常利軍剛從南極回到北京。在此次承擔南極長城站地震臺改建任務之前,他已經數次隨科考隊前往南極現場執行地震科學考察任務。與以往更換設備、提取觀測數據,以及對地震臺做檢查、維護等工作不同,今年的改建工作更加具有挑戰性。

  常利軍表示,由于南極極端惡劣的氣候環境及地震臺站建設的苛刻要求,地震臺在改造過程中困難重重。受西風帶影響,地震臺所在地的大風可以達到12級以上,平常8級、9級大風很普遍,極大地限制了野外作業的開展。

  長城站地震臺位于距長城站區南面500米的八達嶺山上。那裏山高坡陡,冰雪很厚,如何將近3噸重的地震觀測房運上去,對常利軍和他的隊友們來説是一個極大的考驗。

  常利軍告訴記者,去年12月剛到站上時,他們開著未載物品的裝載機和挖掘機試了一次,試圖開辟一條運輸路線,結果剛上坡不遠,車就陷進了積雪裏,以失敗告終。一直等到今年1月中旬,山上的部分積雪融化了,才再次用挖掘機把運輸路線上多余的積雪和巨石清理掉,開辟出一條簡易山路,在吊車、裝載機和挖掘機的相互配合下,最終將觀測房運到了山上的地震臺。

  (本文圖片由中國地震局地球物理研究所提供)

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【糾錯】 責任編輯: 徐宙超
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