地震地電場觀測方法與技術專題研討會紀要

我國地電場觀測始于1966年邢臺6．8級地震前后，從20世紀90年代開始，已先后建成了由100多個臺站組成的數字化地電場觀測網，開展了中國大陸地電場背景變化探測及主要活動斷裂帶、重點監視區等區域性變化的觀測與研究。為了更好地發揮地電場觀測網的應用效能，探索地電場觀測、研究和未來發展思路，中國地震學會地震電磁學專業委員會于2011年10月17—18日在江蘇省揚州市召開了地電場觀測方法與技術專題研討會。本次專題研討會由中國地震學會地震電磁學專業委員會主辦，全國地震電磁學科技術管理組地電管理部(甘肅省地震局)組織，江蘇省地震局與江蘇省揚州市地震局協辦，上級主管部門中國地震局監測預報司及掛靠單位中國地震局地震預測研究所給予了大力支持。

在研討會上，中國地震學會地震電磁學專業委員會主任委員、中國地震局地震預測研究所蔡晉安副所長到會。他就召開本次研討會的目的、意義和重要性等發表了講話，并全程主持了專題研討活動。江蘇省地震局倪岳偉副局長、江蘇省揚州市地震局蔣志遠局長到會，并對研討會的召開表示祝賀。上海市地震局馬欽忠研究員、中國地震局地震預測研究所席繼樓副研究員、甘肅省地震局杜學彬研究員、陸陽泉研究員等分別就地電場在地震預報中的應用研究、地電場觀測現狀與主要影響因素、地電場觀測網效能評估等方面做了專題報告。錢家棟教授、趙家騮教授、田山教授等10多位長期從事地震電磁觀測、研究、應用和管理的專家參加了研討會。

研討會上，與會專家們充分肯定了我國目前在地電場觀測和研究方面已經取得的成績和進展，以及地電場觀測手段在防震減災工作已經展現的應用成效，同時也深度剖析了影響地電場觀測的各類主要因素。通過熱烈討論，各與會專家對地電場觀測現狀達成了共識，基本明確了現階段需要重點開展的工作和關注的問題以及未來發展的基本思路等。

1 我國地電場觀測臺網觀測和應用現狀

地電場是重要的地球物理場，是地震監測預測研究中的重要手段之一。我國在“九五”、“首都圈”等工程項目中建設地電場臺站20多個，“數字地震網絡工程”項目中建設地電場臺站80多個。在各級領導的關懷和支持下，以及從事地震電磁學研究的各界同仁們的不懈努力下，我國地震地電場觀測、管理和應用已經實現了數字化、網絡化、規范化和標準化，目前已經頒布的與地電場觀測方法和觀測技術有關的國家和行業標準有5項。

根據中國地震臺網中心提供的資料，我國地電場觀測網成功記錄到了地電場日變化、地電暴、潮汐變化等背景變化。其中典型地電場日變化在同一臺站具有重現性，在區域臺網觀測數據中具有同步性或相似形，在全國范圍內的變化形態與地方時具有一定的對應關系。地電暴在全國范圍內能夠記錄到同步變化，且絕大多數臺站具有比較一致的變化形態。在我國海域地區(近海、島嶼等)地電場記錄中還發現了具有潮汐形態變化的現象。這些結果表明，在正常觀測條件下，我國地電場觀測網能夠客觀、真實、可靠地記錄到較寬頻段范圍內的天然地電場變化信息，為地電場的產生、傳播和演化機理研究以及在地球電磁環境變化、地震監測預測等方面的應用研究，提供了寶貴的基礎觀測資料。

根據我國長期從事地震預報的地震電磁學領域的專家們提供的資料和研究成果，從近年來我國發生的中強以上的地震研究情況來看，震前地電場異常信號的出現具有較高的可信度，充分利用震前地電場異常信號進行地震預測具有一定的可行性。目前，在震例研究方面，通過對汶川8．0級地震、玉樹7．1級地震、文安5．1級地震以及西藏、云南地區多次發生的6．0級以上地震前后的地電場臺網觀測資料的分析和總結，有針對性地開展了地電場震前異常變化的特征研究以及地電場異常信息提取方法的研究和探索工作。上述研究工作所取得的成果，目前在青藏塊體地震趨勢性研究、大華北震情跟蹤、重點監視區短臨跟蹤以及全國范圍內多個地區異常落實等方面，已經得到了比較好的驗證和應用。

2 影響地震地電場觀測的主要因素

目前影響地震地電場觀測的主要因素為天然(或人為)電磁環境干擾和地電場觀測系統故障兩個方面。同時，對觀測系統的人為干預和非正常操作，也是產生非期望觀測數據的原因之一。

2．1 電磁觀測環境干擾

典型的電磁環境干擾主要包括地鐵(輕軌)等基于直流供電的軌道交通系統和基于交流供電的電氣化鐵路系統等產生的對地泄漏電流的干擾，超高壓交直流輸電系統接地極附近、避雷塔附近產生的回路電流和漏電干擾，以及其他各類工農業生產、生活設施建設、運行等產生的50Hz工頻干擾。此外，還有一些在特定區域產生的不明非工頻干擾等。電磁環境干擾嚴重時可造成觀測數據正常變化失真和畸變，對觀測資料的應用帶來一定的困難。

雷電影響則是一種天然電磁環境干擾，除了產生數據的波動和擾動外，強雷電沖擊還可能造成觀測儀器工作不穩定，甚至造成儀器停測和毀壞。強雷電主要通過3個途徑對觀測系統產生影響，即通過外線路感應和傳導、通過交流供電系統感應和傳導、通過網絡通信系統(特別是無線路由系統)感應和傳導。目前主要以感應雷的影響為主，在雷電多發區也會受到臺站直擊雷的影響。

2．2 地電場觀測系統故障

目前比較突出的地電場觀測系統故障主要包括外線路故障、測量電極故障及線路(或電極)埋設問題等。外線路故障包括地埋線路接頭處(或整體線路)絕緣性能變差，地埋線路絕緣層破損，架空或地埋線路接觸不良、開路、毀壞、被盜等。測量電極問題主要包括測量電極本身性能退化、測量電極埋設方法問題、電極引線對地絕緣性能問題等。線路(或電極)埋設問題主要為埋設深度不足、絕緣處理不當等。這些故障可能造成觀測數據受外部因素(如氣候變化、降雨、灌溉、土壤溫濕度變化等)影響產生非周期性擾動、漂移和階躍性變化，嚴重的時候可能造成觀測數據完全偏離正常的地電場變化趨勢和形態。

2．3 地震地電場觀測網效能評估

根據中國地震局監測預報司的要求，由全國地震電磁臺網技術管理組對全國地電場觀測網中102個臺站的監測效能進行了評估，主要包括臺網布局、觀測環境、觀測系統、數據產出質量、觀測數據應用及綜合評價等幾個方面。評估結果顯示，觀測環境評價“優秀”的臺站占參評臺站的52．94%;觀測系統評價為“優秀”的臺站占參評臺站的52．94%;各省(市、自治區)地電場臺網空間密度及分布的合理性差異較大，部分地區臺網密度低，應適當加密布設地電場觀測站，組網觀測。總體而言，在全國地電場觀測網中近半數臺站綜合評價為“優秀”，70%以上的臺站綜合評價為“合格”以上，說明我國地電場觀測網的整體工作狀態是基本良好的，但由于受到如前所述的各種因素的影響，尚需針對性地采取必要措施，進一步提高觀測質量。

2．4 地電場發展思路及相關問題討論

我國開展地震地電場觀測和研究的時間相對較短，目前仍然是一個比較年輕的觀測手段。目前已經開展的研究工作表明，該方法也是具有較大應用和發展潛力的方法之一。在各方面的支持、參與和共同努力下，通過對已有的研究成果、進展和成功經驗的總結吸收，盡快處理地電場觀測和應用研究中亟待解決的相關問題，必將能夠在防震減災事業中發揮更好的作用和效能。

(1)結合現狀，強化管理

在影響地電場觀測的各主要因素中，地電場觀測系統故障和問題是完全可以避免的。建議結合目前的觀測現狀，在臺站建設、日常觀測、系統運行以及日常維護過程中，通過規范化、標準化等研究、實施和管理措施，消除臺站觀測系統對觀測資料產生的影響。同時，關于儀器使用方面產生的非期望觀測數據問題，建議在各類培訓活動中予以突出和強化，同時在日常觀測過程中嚴格執行操作規范、加強管理。

關于雷電影響問題，建議密切配合中國地震局監測預報司開展的防雷技術攻關工作，加強臺站基礎設施的建設、日常維護和管理工作。

(2)深入實際，加強研究

電磁環境干擾對地電場觀測的影響問題，在現階段屬于客觀存在且不可避免的問題。解決這些問題的唯一辦法是深入臺站第一線，對可能影響觀測的各個環節開展認真調查、研究與科學實驗。建議進一步開展環境干擾識別、抑制和消除等方面的研究和試驗工作，特別是對于比較典型的已知源的干擾問題，從干擾機理、影響方式和影響程度等方面開展研究工作，并通過及時交流，使得研究結果得到推廣和應用。

加強地電場觀測資料應用等方面的研究工作。建議在各級管理部門的大力支持下，以及在基本科研業務經費項目、地震行業專項經費項目、星火計劃項目、國家自然科學基金項目等科研項目的資助下，開展地電場觀測資料在地震監測預測及相關領域的應用研究工作，特別是能夠加強在強電磁干擾背景下的地電場信息提取和分析方法等方面的研究工作。

(3)面向未來，發展提高

加強在地電場觀測方面的新技術、新方法、新思路、新領域的研究和探索工作，提高地電場觀測的環境適應能力、抗干擾能力和綜合應用能力。如開展野外無人值守(有人看護)觀測方法和技術研究，開展多方位、多極距地電場觀測方法和觀測機理研究，開展在復雜環境和場地條件下的深井觀測研究和試驗，開展典型電磁干擾源抗干擾方法和技術研究，開展地電場產生、傳播及演化機理的跨學科綜合研究和探索等。