綜述日本地震調(diào)查研究觀測網(wǎng)*

紀加迎 彭潤禾 盧振恒

1)江蘇省新沂地震臺，新沂 221400

2)中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045

綜述日本地震調(diào)查研究觀測網(wǎng)*

紀加迎1)彭潤禾1)盧振恒2)

1)江蘇省新沂地震臺，新沂 221400

2)中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045

根據(jù)1995年制定的“地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃”，經(jīng)過10多年的整合、建設(shè)、完善，日本地震調(diào)查監(jiān)測工作取得了重要進展，基本上建成了現(xiàn)代化的地震調(diào)查觀測研究綜合網(wǎng)絡(luò)，地震觀測數(shù)據(jù)實現(xiàn)了統(tǒng)一集中處理和共享。這樣就增強和提高了地震監(jiān)測預(yù)測預(yù)報研究能力和水平。初步實踐顯示出它的先進性和有效性。本文就日本地震調(diào)查觀測研究網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的計劃設(shè)計思路和設(shè)計目標、地震調(diào)查觀測研究網(wǎng)絡(luò)的特點、地震調(diào)查觀測研究網(wǎng)絡(luò)取得的重要進展，以及地震觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)時的舉措等做以綜述簡評。

地震調(diào)查觀測研究網(wǎng)絡(luò);設(shè)計思路;設(shè)計目標;建設(shè)舉措;重要進展

引言

在全面認真總結(jié)、吸取阪神大震災(zāi)經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，日本地震監(jiān)測預(yù)測工作的主管部門在阪神大震災(zāi)后，制定并從1995年開始實施了“地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃”。阪神大震災(zāi)至今已有10多年了，日本地震防災(zāi)界基本上完成了該計劃。為此，日本在主管領(lǐng)導(dǎo)部門動員、統(tǒng)一部署下，對實施和完成計劃情況作了全面總結(jié)。概栝起來，日本在這10多年已經(jīng)整合、建設(shè)、完善了地震調(diào)查觀測研究綜合網(wǎng)絡(luò)。

在整合、建設(shè)、完善地震調(diào)查觀測研究綜合網(wǎng)絡(luò)的實踐過程中，日本地震防災(zāi)界思路清晰開闊，目標明確，舉措得力，按策劃預(yù)測目標建成了學(xué)科形成體系，手段間形成網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)點密度高并向深度延伸，科技含量高，達到了觀測信息數(shù)據(jù)量增多，傳輸快，質(zhì)量高，數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一集中處理與共享，增強和提高了地震監(jiān)測預(yù)測預(yù)報研究的能力和水平。這些網(wǎng)絡(luò)已在地震防災(zāi)減災(zāi)實踐中起到了很大作用，顯示了它的先進性和有效性，有的觀測預(yù)測研究項目取得了突破性進展。

1 地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃的設(shè)計科學(xué)，定位準確，任務(wù)突出重點

1.1 定位

為了掌握、解釋、評價地震現(xiàn)象，開展地震基礎(chǔ)性調(diào)查觀測，為地震防災(zāi)減災(zāi)服務(wù)。

1.2 條件

按照每年度財政狀況，在時間上、空間上以盡可能多的現(xiàn)象為對象，進行觀測。

1.3 目的

根據(jù)對日本地震學(xué)界陸續(xù)發(fā)表的報告、論文、綜述及專題等分析后，作者認為:日本這次地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃定位準確，條件對象明確，目標要求高，其目的是減輕災(zāi)害和理解地震現(xiàn)象，將調(diào)查的基礎(chǔ)性成果廣泛應(yīng)用于地震學(xué)、地震工程學(xué)、固體地球科學(xué)、建筑工程學(xué)的發(fā)展和活動上;內(nèi)容具體，要求針對性強。

1.4 內(nèi)容

(1)評價長期地震發(fā)生的可能性; (2)掌握和評價地震活動的現(xiàn)狀;

(3)提高預(yù)測地震動和海嘯的水平;

(4)為早期傳達地震信息提供所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.5 重點任務(wù)

(1)地震觀測:① 建設(shè)完善由陸域高靈敏度地震儀進行的地震觀測(微小地震觀測)(Hi-net);② 陸域?qū)掝l帶地震儀的地震觀測(F-net);③地震動(強震)觀測(K-net)，基礎(chǔ)強震觀測(KiK-net)。

(2)建設(shè)完善地殼變化觀測(GPS連續(xù)觀測)網(wǎng)。

(3)建設(shè)完善海域調(diào)查觀測網(wǎng)。

(4)陸域與沿岸地區(qū)活斷層調(diào)查和地殼構(gòu)造調(diào)查:①海域地形、活斷層調(diào)查;②地殼構(gòu)造調(diào)查;③島孤地殼構(gòu)造調(diào)查;④堆積平原的地下構(gòu)造調(diào)查;⑤板塊邊界附近地殼構(gòu)造的研究。

(5)其他，如信息、通信、速報、火山預(yù)報等。

2 按計劃建成了現(xiàn)代化的地震觀測網(wǎng)絡(luò)

現(xiàn)主要就其按計劃完成的作為地震監(jiān)測預(yù)測預(yù)防研究基礎(chǔ)的臺網(wǎng)作一系統(tǒng)介紹。10多年間，日本建成了覆蓋日本列島的世界上獨一無二的高密度高靈敏度地震觀測網(wǎng)，被稱為高靈敏度地震觀測的一次革命;還有給人類帶來許多重要知識和發(fā)現(xiàn)的GPS連續(xù)觀測，GPS連續(xù)觀測發(fā)生了革命性的變化，GPS觀測網(wǎng)具有世界上數(shù)量最多和密度最高的觀測點;特別是發(fā)展并取得了引人注目的進展和成果的強震觀測網(wǎng)，在2004年10月23日發(fā)生的新潟縣中越地震時，立即在因特網(wǎng)上公布了在震源區(qū)得到的強震記錄，連余震記錄也全部發(fā)布出去，這可以說是這10年中特別值得贊許的發(fā)展。居世界領(lǐng)先地位的烈度儀觀測，烈度儀的引入使烈度觀測客觀化、定量化，即使在無人地點也可以進行觀測，而且也實現(xiàn)了烈度數(shù)據(jù)收集的快速化，從此，它就變成了烈度信息作為防災(zāi)信息滿足社會需求的原動力。

從四國島附近的南海海溝沿線和御前崎開始，擴展到房總半島沖、伊豆東方?jīng)_、相模灣、三陸沖、北海道室戶岬沖和十勝沖，這些日本周邊海域，均布設(shè)了海底地震綜合觀測系統(tǒng)。在海底這種通道極其困難環(huán)境下要保證儀器工作數(shù)十年是需要一種最大限度考慮從陸地到海底供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)整體的信賴度、穩(wěn)定性的技術(shù)，這個系統(tǒng)的建設(shè)耗資數(shù)十億日元?？梢哉f，集約這種技術(shù)的系統(tǒng)是一種真正的從陸地擴展到海洋底的地震-海嘯感知的神經(jīng)系統(tǒng)，即設(shè)置在震源區(qū)的海底電纜式觀測系統(tǒng)，與此同時，也建成了實時的信息通信系統(tǒng)和地震緊急速報體系。

日本地震觀測數(shù)據(jù)的處理體制發(fā)生了很大的變化，就是實現(xiàn)了氣象廳收集大學(xué)、防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所等地震觀測數(shù)據(jù)，和文部科學(xué)省合作，數(shù)據(jù)處理中心作為分析處理的業(yè)務(wù)部門，將各部門的地震觀測數(shù)據(jù)集中匯總進行一元化數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)一元化處理的最重要效果是對從微小地震到大地震的大范圍內(nèi)的地震在日本全國進行標準化處理，以同一處理方法決定出均一的地震源數(shù)據(jù)，可為許多人廣泛利用。取得震源附近的數(shù)據(jù)，這在國際上也是首次。

3 現(xiàn)代化地震觀測網(wǎng)取得的重要進展

3.1 高密度高靈敏度地震觀測網(wǎng)

圖1 高靈敏度地震觀測點數(shù)的變化

(1)目前高靈敏度地震觀測的水平:①點數(shù)由目前約700個點地震觀測設(shè)施構(gòu)成(圖1);②排除了干擾。Hi-net是把地震儀設(shè)置在100 m以下井底。設(shè)置場所若在干擾較大的城市市區(qū)附近，則井要挖到200～300 m;③靈敏度高。地震儀靈敏度非常高，車或工廠作業(yè)等振動都能捕捉到，可避開這樣的干擾，能更準確地記錄來自地下的信號;④實時傳輸，一元化處理，屬于Hi-net網(wǎng)的大學(xué)、氣象廳等部門所有的高靈敏度地震觀測數(shù)據(jù)要連續(xù)用實時方式相互流通，按各自的目的可利用全部數(shù)據(jù)。防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所作為數(shù)據(jù)流通、保存、公開中心，將所有地震波形數(shù)據(jù)全部檔案化，通過因特網(wǎng)，全部公開。另外，氣象廳作為數(shù)據(jù)處理中心，所有的數(shù)據(jù)全部經(jīng)一元化處理，進行震源定位和測定震源機制解，及時準確掌握全國的地震活動狀況。

(2)檢測能力的提高，由于建設(shè)完善了Hi-net，在這期間取得了各種各樣的成果。其中之一就是地震檢測能力得到了進一步提高，這與當時建設(shè)Hi-net的目標一致。例如，阪神大震災(zāi)前的1994年，氣象廳在日本全國檢測到的地震數(shù)，1年大約30000個，而在Hi-net建設(shè)完成后，在2001年就捕捉到了約120000個，是以前的4倍。這說明它能檢測出更小更多的地震。

(3)能獲得淺震的深度下限信息。

(4)發(fā)現(xiàn)深部不連續(xù)顫動，緩慢滑動。出人意料的一個成果是，在日本西南部發(fā)現(xiàn)了深部不連續(xù)顫動。在活火山中，存在微弱搖動長時間持續(xù)的火山顫動現(xiàn)象，而與此相似的顫動現(xiàn)象，也在并沒有火山的日本西南部廣大范圍內(nèi)發(fā)生。顫動的振幅非常微弱，與人為干擾相似。但在鄰近的很多Hi-net觀測點也同時觀測到了這種現(xiàn)象，可判別它是一種自然現(xiàn)象。

(5)氣象廳震源定位數(shù)量增加、精度提高。高靈敏度地震觀測在這10多年增加到1200個點，不僅增加了觀測點，觀測質(zhì)量也大幅度提高。Hi-net干擾低，發(fā)現(xiàn)伴隨海洋板塊俯沖的低頻波顫動，并發(fā)現(xiàn)顫動和地下緩慢滑動是連動的。另外，還設(shè)置了許多強震儀和寬頻帶地震儀，在觀測方面走在世界前列(圖2)。

3.2 寬頻帶地震觀測網(wǎng)

在日本，防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所從1994年開始構(gòu)筑覆蓋日本列島的寬頻帶地震觀測網(wǎng)項目計劃。按計劃，到1996年底建設(shè)完成了11個寬頻帶地震觀測設(shè)施。而后，根據(jù)地震調(diào)查研究推進本部的“地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃(1997年8月)”，提出高靈敏度地震觀測與強震觀測以及寬頻帶地震觀測的具體指南，防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所基于“地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃”，在建設(shè)完成全國強震觀測網(wǎng)之后，接著建設(shè)了高靈敏度地震觀測網(wǎng)、基礎(chǔ)強震觀測網(wǎng)以及寬頻帶地震觀測網(wǎng)。寬頻帶地震觀測網(wǎng)的觀測點數(shù)到2004年末達73個，和大學(xué)等運作的現(xiàn)有設(shè)施合起來，則形成了在全國有近100個觀測點的寬頻帶地震觀測網(wǎng)。

圖2 氣象廳震源定位數(shù)目的變化

為了應(yīng)用寬頻帶地震觀測更高精度地掌握地震破裂過程，他們認為，該觀測網(wǎng)按水平距離約100 km間隔的三角網(wǎng)的要求進行建設(shè)是合適的。目前正努力建設(shè)以水平距離100 km間隔的三角網(wǎng)為目標的寬頻帶地震儀觀測網(wǎng)。

檢測寬頻地震波的寬頻帶地震儀觀測網(wǎng)有助于闡明3級以上地震的發(fā)震機制和震源過程(斷層破裂狀態(tài))。這些調(diào)查觀測結(jié)果的綜合評價可望有助于系統(tǒng)掌握震源的復(fù)雜性和多樣性，闡明板塊和地殼構(gòu)造。通過寬頻帶地震觀測網(wǎng)可即時掌握地震大小和斷層破裂方向，確定災(zāi)害的范圍，為有效開展防災(zāi)活動提供信息，并有助于檢測和闡明海嘯地震。

寬頻帶地震儀觀測網(wǎng)獲得日本列島周圍發(fā)生的地震的矩張量解(2004年1月～12月)。由于F-net的建設(shè)完善，F(xiàn)-net地震觀測取得了各種各樣的成果，其中具有代表性的矩張量解(MT解)，其地震現(xiàn)象，可以視它為互為正交的壓縮力和伸張力的一對力作用于震源的結(jié)果。

防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所得到日本列島周圍地區(qū)發(fā)生的地震的MT解，不斷提供給地震調(diào)查委員會，使其成為例會進行現(xiàn)狀評價的基礎(chǔ)資料。

F-net觀測得到的MT解經(jīng)過因特網(wǎng)公布。在日本的地震調(diào)查研究中，與氣象廳建立的一元化震源目錄相結(jié)合，成為極其重要的基礎(chǔ)資料。

3.3 GPS連續(xù)觀測網(wǎng)

(1)GPS連續(xù)觀測網(wǎng)觀測地殼變化的最大特征是大大提高了時間分辨率。根據(jù)過去的測量方法，僅就日本全國地殼變化來講，最低需10年，而應(yīng)用GPS，即使一般觀測只需1天。換言之，就是可以看到每天的全國地殼變化。過去方法的測量需100年弄清楚日本列島的地殼變化狀況和構(gòu)造，現(xiàn)僅需1年時間600個GPS觀測點就可以完成。

(2)可觀測捕捉到以日為單位的短期地殼變化，以及連續(xù)地監(jiān)視到地殼變化的長期性變化。由此觀測結(jié)果可知日本列島周圍板塊運動的態(tài)勢，定量地弄清楚應(yīng)變積累速度。以這樣的結(jié)果能發(fā)現(xiàn)內(nèi)陸部分應(yīng)變集中帶，并有利于開展闡明它和內(nèi)陸地震發(fā)生之間關(guān)系的研究。

(3)通過GPS連續(xù)觀測，可把握大地震發(fā)生后數(shù)小時內(nèi)伴隨地震發(fā)生的地殼變化狀況，推斷震源斷層的位置;發(fā)現(xiàn)非地震性滑動(蠕滑);檢測出地震后的余效變化，獲得背景構(gòu)造信息。

被稱為GEONET(GPS Earth Observation Network)的GPS觀測網(wǎng)是世界上數(shù)量最多和密度最高的觀測點網(wǎng)，成為美國以及其他國家同類觀測網(wǎng)的典范。GEONET的觀測點原則上可以取得1 s間隔的連續(xù)性數(shù)據(jù)，所得到的數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)酱某强h筑波市的國土地理院(部分有例外)。最終保存30 s間隔的數(shù)據(jù)。

3.4 強震儀觀測網(wǎng)

按約25 km間隔配置1000個強震觀測點，覆蓋日本全國。無論設(shè)置在地表的哪個觀測點，全部一律設(shè)置同樣型號規(guī)格的強震儀。

K-net的特征之一是，將數(shù)據(jù)快速公開是該系統(tǒng)構(gòu)筑的前提。K-net并不是嚴格意義的實時系統(tǒng)，但它是一個從地震發(fā)生后的數(shù)小時內(nèi)所觀測到的全部數(shù)據(jù)可以公開的“準實時系統(tǒng)”，通過因特網(wǎng)公開數(shù)據(jù)。

地震發(fā)生后幾分鐘到數(shù)十分鐘就可以回收與公開觀測到的加速度波形;可望準確地捕捉大規(guī)模的內(nèi)陸淺源地震的震源附近的地震動，并有望得到地基反應(yīng)特性和地下不均勻構(gòu)造。

3.5 海底地震觀測系統(tǒng)

(1)取得了有價值的微震記錄。日本在鳥取近海80 km的日本海上記錄到了很多像是微小地震似的振動。這個地區(qū)過去被認為是從來不發(fā)生地震的，假如這里發(fā)生微小地震，則該區(qū)域在地球物理上具有重要意義。2003年9月26日北海道十勝近海發(fā)生8.0級地震，與1952年十勝沖地震一樣發(fā)生了海嘯。這次地震是以數(shù)十到數(shù)百年單位反復(fù)發(fā)生在海域的巨大地震。在這次地震震源區(qū)的十勝沖，于1999年建立了日本第7號電纜式地震-海嘯常時觀測系統(tǒng)，并成功地獲得了地震儀、水壓計在震源附近的數(shù)據(jù)，這在國際上也是首次。

(2)獲得了海底地殼的地震波衰減數(shù)據(jù)。研制海底地震儀的目的之一就是在洋底進行遠距離爆破試驗。日本于1971年在馬利亞納海域的爆破試驗，首次得到Pn波(通過上地幔的縱波)傳導(dǎo)很好，1 kg炸藥在海水下爆破在70 km以外，5 kg炸藥在海水下爆破在100 km以外，都能清楚地記錄到初動。如果在日本陸地上，如不使用300 kg左右的炸藥，在100 km以外地方是無論如何觀測不到的，這表示海底地殼中的地震波的衰減非常小，也意味著海底的噪聲在短周期范圍內(nèi)比陸地更安靜。

發(fā)現(xiàn)海底巖石圈的Q值明顯偏高;地震發(fā)生方式與內(nèi)陸不同，極微小地震的比例至少與深源地震的發(fā)生方式有相似之處，這都是海底板塊的重要性質(zhì)。

(3)發(fā)現(xiàn)了海溝內(nèi)側(cè)外側(cè)地震活動的差別。海溝外側(cè)的地震活動在某一地區(qū)發(fā)生的大小有上限，并有一個不在近處就不能測到的微小地震的場所;那么觀測這里發(fā)生的微小地震就有重要意義。海底地震儀觀測結(jié)果表明，海溝內(nèi)側(cè)多發(fā)生震源極淺的地震，相比之下在外側(cè)地震活動極低，這與以前估計的在外側(cè)只發(fā)生微小地震或根本沒有地震活動的看法相反。說明這些地區(qū)的淺源地震似乎有非常特殊的發(fā)生方式，且地震規(guī)模越小頻度越是增加，對任何淺源地震都成立的結(jié)論，而對于外側(cè)發(fā)生的小地震來說，這種關(guān)系好像不成立。

(4)觀測到部分近震。

3.6 以世界史無先例的規(guī)模推進活斷層研究

活斷層是歷史上大規(guī)模內(nèi)陸地震發(fā)生的痕跡，今后仍有可能反復(fù)地發(fā)生地震活動?；顢鄬诱{(diào)查對評價內(nèi)陸地震發(fā)生的可能性是重要的。選擇對社會、經(jīng)濟有重大影響的活斷層作為研究對象是最合適的。

阪神大震災(zāi)后，日本地震調(diào)查研究推進本部以選定的98個活斷層帶為基礎(chǔ)性調(diào)查觀測對象，由都道府縣等地方自治體和產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所(工業(yè)技術(shù)院地質(zhì)調(diào)查所)等分工合作開展詳細調(diào)查。地方自治體通過文部省的交付金，36個都道府縣和9個政令指定城市實施活斷層的詳細調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容除了對活斷層歷史活動時期進行槽探調(diào)查和臺陣式鉆探調(diào)查外，還有為掌握長期活斷層活動性開展的活斷層地下形狀的反射法彈性波探查和層序鉆探調(diào)查。另外，對于分布于海底的活斷層還應(yīng)用音波探查。

在開展這些調(diào)查之前，有關(guān)活斷層的調(diào)查是由地質(zhì)調(diào)查所、大學(xué)研究組等進行的，而像這次大規(guī)模的在全國范圍對98個主要活斷層進行調(diào)查，在世界上尚屬首次。調(diào)查已在各個斷層帶取得了許多重要成果。

3.7 地震計測烈度信息觀測網(wǎng)

氣象廳是在過去大約160個氣象官署觀測點進行烈度觀測，而后以1993年7月北海道南西沖地震為契機，建設(shè)完善了由160個點組成的海嘯地震早期檢測網(wǎng)，在這些地點開始烈度觀測。但是，后來以兵庫縣南部地震為契機，進一步增強了過去的烈度觀測網(wǎng)，建設(shè)完善了以全國生活圈為中心的大約20 km間隔約600個點包含40個左右都道府縣的烈度信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。觀測點的烈度數(shù)據(jù)通過專線(部分用公眾線路)先分別在全國6個地震海嘯預(yù)報實施官署(札幌、仙臺、東京、大阪、福岡、沖繩)收集，然后再集中到東京。其中主要觀測點還具有應(yīng)用衛(wèi)星線路收集數(shù)據(jù)的支持機能。

1997年11月開始，采用全國都道府縣建設(shè)完善烈度信息網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和所在地氣象臺聯(lián)機起來，活用氣象廳地震信息，一元化發(fā)布烈度的方法。準備就緒的都道府縣依序發(fā)表。2003年3月完成了全部都道府縣聯(lián)機，對于防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所的強震網(wǎng)絡(luò)(K-net)的烈度，從2004年5月起，由更新后的觀測點發(fā)布。由于得到了有關(guān)部門的協(xié)助，現(xiàn)在建設(shè)完成了全國約3800個點的高密度速報體制。

4 科學(xué)慎密清晰的地震觀測網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計思路

日本在這10多年間之所以取得如此重要的進展，這與當時制定地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃的科學(xué)的慎密的計劃思路有關(guān)。

4.1 全面認真吸取大震災(zāi)經(jīng)驗教訓(xùn)

為了確保人類社會的安全和城市的持續(xù)繁榮發(fā)展，人類需根據(jù)寶貴自然災(zāi)害事件的教訓(xùn)、經(jīng)驗、防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)問題，就城市防災(zāi)交換意見，為今后城市安全提供有益信息。

(1)高度發(fā)達的現(xiàn)代城市決不是抗震性強的城市，人們太習(xí)慣于大地平衡狀態(tài)。隨著城市生活的方便性增加，反而使田園地帶安全性降低，大家對城市化快速發(fā)展的同時也增加了城市的危險性的認識不足。

(2)阪神大震災(zāi)使各種各樣建(構(gòu))筑物破壞，火災(zāi)蔓延，人員大量群死群傷，所謂的城市安全神話破滅。

(3)嚴重災(zāi)害發(fā)生時，市民聯(lián)合互助，以集體力量共同行動，保護和救援大量生命和財產(chǎn)。

(4)基于反省震災(zāi)經(jīng)驗教訓(xùn)，深刻認識到應(yīng)以“自身安全自己保衛(wèi)”為防災(zāi)基本原則，市民、企業(yè)、行政聯(lián)合互助，形成地球規(guī)模的社會安全保障系統(tǒng)。為此，為謀求真正自主的安全社會，應(yīng)推進地區(qū)的力量，志愿者社會形態(tài)和國際合作。

(5)不要與時淡化震災(zāi)經(jīng)驗教訓(xùn)，未來仍要反復(fù)宣傳教育，特別是體驗過歷史震災(zāi)的城市，努力宣傳防災(zāi)和恢復(fù)振興等方面的信息。

(6)市民生活、城市化等市政政策方面要引進防災(zāi)理念，形成為提高安全性建立費用負擔的機制，特別是對于要求抗震性強的城市均要設(shè)定大地震再次發(fā)生的100年計劃，按10年單位實施。

(7)地震后的初動狀況有否和好壞是抑制災(zāi)害擴大和救援災(zāi)民的關(guān)鍵。為此，應(yīng)建立富有最新技術(shù)的危機管理體制，市民、企業(yè)、行政一起努力提高即使在極限狀況下也能采取適當行動的能力。

(8)為實現(xiàn)城市安全，在努力推進地震預(yù)報和災(zāi)害預(yù)測等研究的同時，還要確定由自然科學(xué)、工程學(xué)、社會科學(xué)各領(lǐng)域共同開展“綜合防災(zāi)學(xué)”項目研究。其成果要廣泛宣傳，并共享和應(yīng)用。

4.2 從地震科學(xué)上總結(jié)近期的典型的城市型兵庫縣南部地震教訓(xùn)

(1)1995年1月兵庫縣南部地震又一次使人痛感預(yù)測地震發(fā)生的困難性。地震現(xiàn)象是非常復(fù)雜的，要闡明其發(fā)生機制必須要有重要的充分的基礎(chǔ)資料。以前地震觀測都是氣象廳、大學(xué)、防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所等按各部門目的建設(shè)運作觀測網(wǎng)，所以，觀測點的配置間隔各種各樣，很不統(tǒng)一;數(shù)據(jù)收集也不統(tǒng)一，對地震研究和數(shù)據(jù)使用極為不利。因此，為改變這一狀況，日本在國家這一層面上采取措施推進地震調(diào)查觀測事業(yè)，其中措施之一就是由防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所建設(shè)完善的高靈敏度地震觀測網(wǎng)Hi-net。為了整合全國性地震監(jiān)測能力并使其一致，就將這些已有的觀測點合并，統(tǒng)一以約20 km間隔均勻的高密度的布設(shè)觀測點，并以防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所在關(guān)東與東海地區(qū)布設(shè)的微小地震觀測網(wǎng)為樣板，建設(shè)完善了Hi-net。目前，Hi-net有700個觀測點，加上其他部門已有1200個觀測點，覆蓋了日本列島。

觀測井的深度標準是100 m，但要根據(jù)地質(zhì)條件和干擾環(huán)境而定，有的場合還要掘削2000 m以上。

(2)兵庫縣南部地震之前，氣象廳、防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所、大學(xué)等分別都有自己的地震觀測網(wǎng)，當時他們各自的數(shù)據(jù)不被其他機關(guān)所利用。從來沒有基本數(shù)據(jù)是公有財產(chǎn)的想法。但是以這次地震為契機，這種意識有了變化，要理解地震現(xiàn)象必須有這些基本數(shù)據(jù)，新形成的地震觀測網(wǎng)(Hi-net、K-net、F-net等)的數(shù)據(jù)均可從因特網(wǎng)下載，國外利用者也可使用。一旦地震發(fā)生，震源位置、地震機制、地震矩這些信息立即發(fā)布。因此國土地理院的GPS觀測網(wǎng)(GEONET)的數(shù)據(jù)很快就公開，可供全國研究者和技術(shù)者利用。

4.3 接受具體的強震觀測教訓(xùn)，提高、轉(zhuǎn)變強震觀測重要性的認識

1995年1月17日發(fā)生的兵庫縣南部地震造成6000多人死亡，這說明過去的地震防災(zāi)工作管理與實施是不夠充分的。特別是，若只限于強震動觀測，各機關(guān)按各自的目的實施觀測，觀測點所屬單位的局限性、觀測記錄的公開不充分等狀況將持續(xù)下去。

這些問題在以前也知道，也提出過建設(shè)全國性強震動觀測網(wǎng)的必要性，但問題始終未得到解決。阪神大震成為改變這種認識狀況的轉(zhuǎn)折點。

阪神大震災(zāi)給人們太多的教訓(xùn)，其中主要一個是使人再次認識到正確記錄地震發(fā)生時地基和構(gòu)造物的運動狀況的“強震觀測”的重要性。了解地震發(fā)生時各地發(fā)生怎樣的地震動，可為地震后制定對策方案和分析災(zāi)害原因提供重要信息。然而，災(zāi)害性地震無論在什么地方發(fā)生都是可能的，但目前快速的全國性強震記錄的收集和公開發(fā)布體制還不完善。日本的強震觀測點在城市區(qū)居多，收集觀測點記錄存在困難。而且，日本強震觀測大多是研究機構(gòu)按自己特定研究目的設(shè)置的，和快速性記錄公開未形成聯(lián)動體制。在這時強烈地認識到覆蓋全國均勻的配置強震儀，利用電話線路收集記錄，同在一處進行記錄數(shù)據(jù)的統(tǒng)一綜合處理，形成公開發(fā)布大家均可利用的方案的重要性。

5 現(xiàn)代化地震觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完善注重規(guī)范化標準化

5.1 高要求

(1)高密度。內(nèi)陸災(zāi)害性地震多發(fā)生在地殼上部15～20 km以上地區(qū)，其深度下限反映地震的最大規(guī)模。所以，要以準確捕捉這樣的地震為目的，計劃建設(shè)水平間隔15～20 km的觀測網(wǎng)。這里重新建設(shè)的就是防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究的Hi-net，其結(jié)果是和原有的觀測點配合，成為覆蓋日本列島的世界上獨一無二的高密度高靈敏度地震觀測網(wǎng)。

無論設(shè)置在地表的哪個觀測點，全部一律設(shè)置同樣型號規(guī)格的強震儀，大動態(tài)范圍三分量加速度儀，24 bit AD變換器和 8 Mbite的IC Card等構(gòu)成。各觀測點并設(shè)置能正確記錄絕對時間的GPS天線、傳輸記錄到觀測中心的電話線路、防停電中斷記錄的蓄電池等。

(2)高精度。阪神大震災(zāi)是一次顯示地震預(yù)報困難性的震例，首先最重要的是理解地震本身。從這一點出發(fā)，就提出根據(jù)高精度的信息積累推進其研究的策略，即建設(shè)全國均勻的觀測網(wǎng)，以均一檢測能力客觀掌握地震活動，同時數(shù)據(jù)和處理結(jié)果不僅限于研究，要公開要擴大應(yīng)用面。為避開這樣的干擾，更準確記錄來自地下的信號，Hi-net把地震儀設(shè)置在100 m的井底。設(shè)置場所若判定有較大干擾的城市市區(qū)附近，則井要挖到200～300 m。

(3)高速度。氣象廳將自己獨自的觀測網(wǎng)觀測烈度數(shù)據(jù)和地方自治體的烈度信息集中綜合起來，作為一個統(tǒng)一的烈度信息，提供給國民使用。其結(jié)果，就形成一個總數(shù)達3440個觀測點的高密度的日本烈度觀測網(wǎng)?，F(xiàn)在，不管在日本本土的何處發(fā)生地震，都能速報烈度，應(yīng)用于地震時的防災(zāi)對策。

(4)能檢測出更小的地震。阪神大震災(zāi)前氣象廳在日本全國監(jiān)測到的地震數(shù)，1年約30000個，由于Hi-net的建設(shè)完善，2001年就捕捉到了約120000個，是以前的4倍。這說明它能檢測出更小的地震。再例如，在和歌山市周圍準確檢測到的地震震級下限是1級以下。決定震源深度的精度也提高了，2004年10月23日發(fā)生的新潟縣中越地震，有好幾條斷層面是由余震分布分析得到的，這也可以說它也是高密度布設(shè)地震觀測網(wǎng)的成果。

由于烈度儀的引入，地震發(fā)生后1.5 min，以震源附近為中心的主要烈度數(shù)據(jù)大致備齊后，在地震后2 min將觀測大的烈度的場所，全國再分約180個塊區(qū)，以地區(qū)名稱發(fā)布，進而在3～4 min和約5 min分別發(fā)表震源信息及震源、烈度方面的信息。其中除地區(qū)名稱外，還要考慮觀測到較大烈度的市町村名和烈度5度弱以上而數(shù)據(jù)未計入的市町村名，對此也要報道喚起注意。作為防災(zāi)信息，最終發(fā)布各地的烈度信息。

在2004年10月23日發(fā)生的新潟縣中越地震時，立即在因特網(wǎng)上公布了在震源區(qū)得到的強震記錄，連余震記錄也全部發(fā)布出去，可以說這是這10多年中特別值得贊許的進展。當初，在因特網(wǎng)傳輸這些記錄，還引起過議論。現(xiàn)在各部門都在按各自的目的充實強震觀測網(wǎng)并運用它。

5.2 觀測數(shù)據(jù)實現(xiàn)一元化處理體制，達到信息共享

一元化處理之前的地震觀測體制，日本運作某程度某規(guī)模的地震觀測網(wǎng)、分析處理其資料的部門，總體上劃分有氣象廳、大學(xué)、防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所。各部門按各自的目的(如氣象廳主要進行防災(zāi)，大學(xué)、防災(zāi)科研所主要進行地震研究)進行觀測，各自分析和占有觀測結(jié)果。當然，在當時也根據(jù)需要部分地進行相互提供和利用地震數(shù)據(jù)，但基本上是各自獨立操作。

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)完善后，日本地震觀測數(shù)據(jù)的處理體制發(fā)生了很大的變化，就是實現(xiàn)一元化數(shù)據(jù)處理。兵庫縣南部地震后，日本地震研究者和防災(zāi)有關(guān)人員之間經(jīng)常使用的一個詞，即“一元化”。兵庫縣南部地震10周年后，日本地震觀測數(shù)據(jù)的處理體制發(fā)生了很大的變化，就是實現(xiàn)一元化數(shù)據(jù)處理。在這樣的流程中，為開展地震調(diào)查研究，形成將各部門地震觀測數(shù)據(jù)集中匯總處理，其結(jié)果能被地震研究者、防災(zāi)有關(guān)人員、一般國民廣泛利用的機制。

在這一運作機制中，氣象廳從1997年10月開始履行收集大學(xué)、防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所等地震觀測數(shù)據(jù)，和文部科學(xué)省合作，數(shù)據(jù)處理中心作為分析處理的業(yè)務(wù)部門，將各部門的地震觀測數(shù)據(jù)集中匯總，亦即是一元化地收集處理，這就是大家所謂的“一元化”。

數(shù)據(jù)處理一元化的最重要效果是對從微小地震到大地震的大范圍內(nèi)的地震在日本全國進行標準化處理，以同一處理方法確定出均一的震源數(shù)據(jù)，可被許多人廣泛利用。

5.3 即時公開全國規(guī)模強震觀測網(wǎng)的記錄

日本成立了由實際從事強震觀測的官民各部門組成的強震觀測事業(yè)推進聯(lián)絡(luò)會議。該組織在10年前制定的全國強震儀配置計劃等指導(dǎo)下，經(jīng)過10年推動已取得實效，并且規(guī)定了在因特網(wǎng)上即時公開測定后的強震記錄的方針。這10年中，由于實施該計劃和遵循即時公開強震觀測記錄的方針，使強震觀測記錄得到廣泛應(yīng)用。

5.4 海底地震觀測系統(tǒng)的擴展、延伸、提升

自1978年在御前崎建設(shè)海底電纜式觀測系統(tǒng)以來，國際電話網(wǎng)的海底通信電纜技術(shù)被轉(zhuǎn)用于科學(xué)目的，應(yīng)用地震儀、水壓計開展海底觀測，到2001年止，這種觀測從御前崎開始，擴展到房總半島沖、伊豆東方?jīng)_、相模灣、三陸沖、室戶岬沖和十勝沖這些日本周邊海域。在海底這種通道極其困難環(huán)境下要保證儀器工作數(shù)十年需要一種保障從陸地到海底供電和數(shù)據(jù)傳輸?shù)认到y(tǒng)整體的信賴度、穩(wěn)定性的技術(shù)。可以說，集約這種技術(shù)的系統(tǒng)是目前建成的一種真正的從陸地擴展到海洋底的地震-海嘯感知的神經(jīng)系統(tǒng)。

5.5 著眼于應(yīng)用

地方自治體的活斷層調(diào)查取得了很多重要成果，但對于自治體，如何在今后將從調(diào)查結(jié)果得到的信息轉(zhuǎn)而利用于地區(qū)防災(zāi)方面，這方面的問題必須重點進行研究。只有解決研究成果直接有效應(yīng)用于地區(qū)防災(zāi)中，調(diào)查研究的目的才算真正達到。

規(guī)定了在因特網(wǎng)上即時公開測定后的強震記錄，可以說這是這10年中特別重要的進展。

從1995年4月開始，采取用戶聯(lián)機讀取電碼，并附上重要現(xiàn)代電文的形式來用于電視等速報。1996年10月部分修改了準備自治體烈度儀使用的發(fā)布方法，就是形成目前的烈度態(tài)勢。另外，重要的信息還可用衛(wèi)星線路發(fā)布。

屬于Hi-net網(wǎng)的大學(xué)、氣象廳等部門所有的高靈敏度地震觀測數(shù)據(jù)要連續(xù)用實時方式相互流通，按各自的目的可利用全部數(shù)據(jù)。防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所作為數(shù)據(jù)流通、保存、公開中心，將所有地震波形數(shù)據(jù)全部檔案化，通過因特網(wǎng)，全部公開。

6 現(xiàn)代化地震觀測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)舉措到位

6.1 國家重視防災(zāi)，為防災(zāi)立法

1995年1月17日發(fā)生的兵庫縣南部地震造成6000多人死亡，是日本戰(zhàn)后最嚴重的一次地震災(zāi)害?；谶@次災(zāi)害的教訓(xùn)，于1995年7月制定了《地震防災(zāi)對策特別措施法》和《地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測計劃》，推進日本全國范圍的綜合性地震防災(zāi)對策。據(jù)此對于一直認為大地震發(fā)生迫切性強的南關(guān)東、東海地區(qū)等的對策現(xiàn)狀有必要進行檢查總結(jié)，進一步密切加強與地方公共團體和有關(guān)部門的聯(lián)系，確立有實效的廣泛的防災(zāi)體制，開展基礎(chǔ)性調(diào)查研究。

6.2 建立完善的推進機構(gòu)

基于兵庫縣南部地震災(zāi)害的教訓(xùn)，根據(jù)1995年7月制定的《地震防災(zāi)對策特別措施法》，成立了政府一元化推進包括地震調(diào)查研究在內(nèi)的日本全國范圍的綜合性地震防災(zāi)對策的地震調(diào)查研究推進本部。

為推動日本強震觀測，日本成立了由實際從事強震觀測的官民各部門組成的強震觀測事業(yè)推進聯(lián)絡(luò)會議。該組織在10年前制定的全國強震儀配置計劃的指導(dǎo)下，實施該計劃和遵循即時公開強震觀測記錄的方針，使強震觀測記錄得到應(yīng)用?，F(xiàn)在各部門都在按各自的目的充實強震觀測網(wǎng)并運用它。其中具有代表性的就是防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所在阪神大震后建設(shè)的K-net和KiK-net觀測網(wǎng)。7級以上地震，只要在內(nèi)陸發(fā)生，則可以獲得該震源區(qū)的強震記錄。

6.3 抓關(guān)鍵促整合，強化運行機制

1999年，新觀測點的連續(xù)波形數(shù)據(jù)，由防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所完成從原始數(shù)據(jù)到處理數(shù)據(jù)的各種數(shù)據(jù)庫，起著提供數(shù)據(jù)中心的機能作用。各管區(qū)氣象臺也要建設(shè)能迅速處理數(shù)據(jù)的機能機構(gòu)。新觀測點的連續(xù)波形由防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所、管區(qū)氣象臺收集。和管區(qū)氣象臺進行數(shù)據(jù)交換的大學(xué)通過加強線路也可以得到管區(qū)氣象臺集中的新觀測點的數(shù)據(jù)。

1999年4月在防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所建設(shè)并形成積累處理連續(xù)波形和起數(shù)據(jù)庫作用的防災(zāi)研究數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)觀測結(jié)果流通的機能。數(shù)據(jù)中心所積累的連續(xù)波形數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)等，從1999年底通過因特網(wǎng)廣泛向一般國民提供。

原則上，按計劃開展的基礎(chǔ)調(diào)查觀測結(jié)果均要公開，并實現(xiàn)順利的交流。為此，還需理順調(diào)查結(jié)果的收集、處理、提供等類似數(shù)據(jù)中心的流通運行機制。根據(jù)計劃，在地震調(diào)查研究推進本部政策委員會調(diào)查觀測計劃部內(nèi)成立調(diào)查觀測結(jié)果流通工作小組，并于1998年5月提出“關(guān)于推進地震基礎(chǔ)調(diào)查觀測結(jié)果流通(高靈敏度地震觀測)的報告”。報告規(guī)定，新觀測點的原始數(shù)據(jù)(連續(xù)波形數(shù)據(jù)與事件波形數(shù)據(jù))由防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所與管區(qū)氣象臺等收集，原數(shù)據(jù)庫利用因特網(wǎng)公開。

6.4 制定計劃，推動實施

地震調(diào)查研究推進本部于1997年8月制定了作為綜合性地震調(diào)查觀測計劃核心內(nèi)容的“地震基礎(chǔ)性調(diào)查觀測計劃”，在計劃安排下，在統(tǒng)一組織和運行機制環(huán)境中，按計劃要求按標準實施完成。

6.5 發(fā)揮各自積極性主動性

阪神大震災(zāi)后，由都道府縣、產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所、政令指定城市等分工合作開展活斷層帶詳細調(diào)查研究。地震調(diào)查研究推進本部公布長期評估結(jié)論意見后，自治體根據(jù)本身的判斷又進行追加補查，追加補查過程中也取得新的成果。

6.6 引進高新技術(shù)

現(xiàn)代化的地震調(diào)查觀測研究網(wǎng)之所以能夠成為現(xiàn)實，主要依靠地震儀的生產(chǎn)技術(shù)和電子技術(shù)現(xiàn)代化的發(fā)展、通信技術(shù)的提高、便捷的儀器維護管理、及時有效地引進其他與防災(zāi)減災(zāi)事業(yè)相關(guān)行業(yè)的新技術(shù)新方法，并有機地組合，形成符合地震調(diào)查觀測研究要求的新技術(shù)新方法，提高了地震調(diào)查觀測研究技術(shù)能力和水平。建成完善的幾個綜合地震調(diào)查觀測網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理平臺、數(shù)據(jù)信息通信、深井技術(shù)、海底電纜及其觀測儀器等系統(tǒng)的完整性、穩(wěn)定性技術(shù)等，大多都采用這種思路、設(shè)計、技術(shù)完成的。

致謝

本文參考了地震調(diào)査研究推進本部「地震本部ニュース」、http:∥www.jishin.go.jp/main/發(fā)表登載的部分資料編譯而成，在此表示感謝。

(作者電子信箱，紀加迎:693617500@qq.com)

P315;

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10.3969/j.issn.0235-4975.2010.09.006

2010-06-08;

2010-07-08。