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旧貌换新颜 “34岁”南极地震台大变身

2019-02-28 10:38来源:科技日报

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  最近,一条来自地球最南端的消息吸引了不少人的关注——由中国地震局地球物理研究所承担的南极长城站地震台改建任务已圆满完成,新一代长城站地震台正式运行。业内普遍认为,此次南极长城站地震台的成功改建,标志着中国在南极地震观测基础设施和数据质量得到显著改善。

  对公众来说,这个消息让更多人知道“哦,原来南极也有地震台站”,也让人们好奇这个建在冰天雪地里的地震台有什么“特殊功能”,改建后的它又有什么“新式武器”?

  34年来,哪些变了? 远程实时监控和传输数据

  从1985年长城站地震台建成投入使用,到现在已经是34年的时间了。在这漫长的岁月里,长城站地震台一直承担着我国在南极的地震观测任务,是我国南极科学考察工作的重要组成部分,对服务国家安全、推动极地地震观测科学发展、提升我国极地观测和科学研究的国际地位具有重要意义。

  实际上,改建的建议早在几年前就开始有专家提出了。中国地震局地球物理研究所相关负责人向科技日报记者介绍,近年来,因地震台初建时期所使用的材料和仪器装备等技术原因,又长期受到南极地区极端灾害性天气影响,长城站地震台观测房受损严重。特别是2018年3月,长城站遭遇罕见大风,地震台观测房损毁严重,加上建筑材料腐化,经自然资源部极地考察部门和研究所多方综合研究后认为,地震观测房已不具备修复的必要,考虑到后续还有大风,为避免造成设备、线路受损和环境破坏,长城站组织越冬队员拆除了观测房,地震观测工作被迫中断。恢复并改善南极地震观测基础设施和工作条件成为非常急迫的需求,长城站地震台改建得到自然资源部极地考察部门的批准,列入中国第35次南极科考任务。

  新一轮的改建工作是从去年年底开始的。

  2018年12月,中国地震局地球物理研究所常利军研究员随中国南极科学考察队赴南极长城站开始实施地震台改建任务。这项工作持续了两个多月,在长城站多次统一协调下,十余名后勤保障人员和科研人员齐心协力,克服了南极冰天雪地的极端气候影响,利用站上装载车、吊车、挖掘机等机械设备,完成了老地震台建筑垃圾分类清理、材料和设备的运送、新地震观测房地基的开挖浇筑和观测房的吊装以及摆坑的开凿和浇筑等工作,并布设了新购置的极地版低温甚宽带地震仪。

  改建后的地震台实用、坚固、耐久、美观,背景噪声低,具有远程实时监控能力和数据传输功能,也具备长期无人值守情况下正常运行的能力。

  改建后的长城站地震台将有效提升我国在南极地区的地震监测能力,为开展南极地震学研究提供高质量地震观测数据,有助于加深对南极地区地震活动的认知和研究,探明南极大陆地壳和地幔的深部结构,为我国实现全球地震观测网络建设提供有力支撑。

  南极建地震台,有多重要? 研究地球磁场的重要窗口

  南极有地震吗?我们为什么要在南极建地震台?是关注地震的人们最喜欢问的问题之一。在互联网出现后,这个问题更是过一段时间便出现在各大论坛上,引来一番讨论。

  南极洲在地球最南端的高纬地区,四周被太平洋、印度洋和大西洋环绕,气候极端恶劣,被称为世界的“冰级”“寒极”和“风级”。被人们称为第七大陆,是地球上最后一个被发现、唯一没有人员定居的大陆。

  因为没有人烟,少了人为干扰,南极成为了科学家们最爱的地方,这里是开展地震观测与研究的极佳场所。又因为这里是太阳风、磁层、高层大气能量耦合和交换的重要部位,地球磁场变化比中低纬度地区复杂得多、丰富得多,被认为是研究地球磁场的重要窗口而受到各国地球物理界的高度关注。

  据中国地震局地球物理研究所介绍,在南极开展地震观测研究,特别是获取宽频带数字地震资料,可以了解南极大陆的地震活动性,对研究南极大陆和大陆架岩石层结构具有重要意义。通过分析这些地震资料和其他地球物理资料,有利于研究南极大陆及其邻近海域岩石层的横向变化特征,以及地球深部动力学过程,为矿产资源的研究提供背景依据。

  更重要的是,如果将来自长城站地震台观测内容与我国大陆地震观测台网所得的资料结合,可以研究全球地震特征;利用地脉动、冰震及地震记录,可以研究南极地区的微震活动、地脉动的季节变化和冰震的波形特征、冰震的震源参数及其与地震的差异,获得更完整、全面的分析对比数据。

  改建地震台,难在哪儿? 12级以上大风且山高坡陡冰雪厚

  众所周知,南极大陆气候恶劣、荒无人烟,在这里建设、发展、完善、改建一座地震台都非易事。从1985的初建,到后来的历次维护、加固,到此次的改建工程,都凝结着科学家和众多工作人员的心血,这其中还伴随着我国科技水平的不断发展。

  正如一位地震领域的老专家向科技日报记者讲述的那样,最初,我们在南极地震台观测地震采用的是模拟观测和记录图纸存储,后来变成可以实时传输数据的宽频带地震台,到这一次的改建,每一步的发展都不容易。

  2月21日,常利军刚从南极回到北京。在此次承担南极长城站地震台改建任务之前,他已经数次随科考队前往南极现场执行地震科学考察任务。与以往更换设备、提取观测数据,以及对地震台做检查、维护等工作不同,今年的改建工作更加具有挑战性。

  常利军表示,由于南极极端恶劣的气候环境及地震台站建设的苛刻要求,地震台在改造过程中困难重重。受西风带影响,地震台所在地的大风可以达到12级以上,平常8级、9级大风很普遍,极大地限制了野外作业的开展。

  长城站地震台位于距长城站区南面500米的八达岭山上。那里山高坡陡,冰雪很厚,如何将近3吨重的地震观测房运上去,对常利军和他的队友们来说是一个极大的考验。

  常利军告诉记者,去年12月刚到站上时,他们开着未载物品的装载机和挖掘机试了一次,试图开辟一条运输路线,结果刚上坡不远,车就陷进了积雪里,以失败告终。一直等到今年1月中旬,山上的部分积雪融化了,才再次用挖掘机把运输路线上多余的积雪和巨石清理掉,开辟出一条简易山路,在吊车、装载机和挖掘机的相互配合下,最终将观测房运到了山上的地震台。(李 艳)

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