房立華
(中國地震局地球物理研究所,北京100081)
(作者電子信箱,房立華:flh@cea-igp.ac.cn)
美國地球物理聯合會(AGU,American Geophysical Union)是一個非營利性的國際科學組織,在全球擁有6萬多名會員。它成立于1919年,最初是美國國家科學院國家研究委員會下屬的一個分委會,1972 年成為一個獨立的機構。AGU 致力于通過各個會員的努力和與其他科學組織的合作,促進地球科學和空間科學的發展,并通過出版科技期刊、召開學術會議和各種教育及科學活動來實現其目標。
AGU 一年開兩次大會,過去稱為春季會議和秋季會議,分別在美國的東部和西部召開。西部固定在加利福尼亞州的舊金山召開,東部先后曾在馬里蘭州的巴爾的摩、馬薩諸塞州的波士頓和華盛頓DC 召開。從2003年開始,春季會議改為和其他組織聯合召開,稱為聯合大會。
第45 屆AGU 秋 季 會 議 于2012 年12月3—7日在美國舊金山召開。來自全球各地的23 000 多名AGU 會員、地球科學家、教育工作者、學生和相關單位的負責人參加了此次會議。會議收到21 000 多篇論文摘要。張貼海報約14 000個,口頭報告約7 000個。來自世界各國的地球物理學家在會議上展示了最新的研究成果。本文簡要介紹此次會議的概況和國內外地球物理同行在地震學和地球內部結構方面的研究進展。
本次會議共設27個專題,分別為:大氣科學(A)、大氣和空間電學(AE)、生態科學(B)、低溫層(C)、地球和行星表面過程(EP)、地球和空間科學信息學(IN)、教育(ED)、大地測量(G)、地磁和古地磁(GP)、全球環境變化(GC)、水文學(H)、礦物與巖石物理(MR)、自然災害(NH)、淺層地球物理(NS)、非線性地球物理(NG)、海洋科學(OS)、古海洋學與古氣候(PP)、行星科學(P)、公共事務(PA)、SPA-超高層氣流物理學(SA)、SPA-磁層物理(SM)、SPA-太陽和日光層物理(SH)、地震學(S)、社會影響和政策科學(SI)、地球內部結構(DI)、大地構造物理學(T)、火山、地球化學和巖石學(V)。

圖1 2012年AGU 秋季會議不同學科的論文數量統計圖
參會人員提交的論文摘要以口頭報告和海報形式展示。各方面論文數量情況見圖1,該圖基本反映了地球科學研究中的冷熱程度。論文數量位列前三位的學科分別是大氣科學、水文學和生態科學。大地構造物理學、海洋科學、火山、地球化學和巖石學,以及全球環境變化的研究也較為熱門。
此次會議的參展商近280家。這些參展商有科研機構,如美國宇航局(NASA),美國海洋大氣局(NOAA);有數據資料中心,如美國地震學研究聯合會(IRIS);有軟件公司,如微軟、谷歌;有儀器設備公司,如地震計和數據采集器生產商Guralp、Nanometrics和REF TEK;還有圖書出版公司,如Springer,Wiley-Blackwell和Cambridge University出版社。此外,許多大學的地球科學系和一些科研院所也在此設立展臺,介紹本校的教學、科研和研究生招生情況。
作為每年地球科學界規模最大的盛會,AGU 秋季會議具有如下幾個重要特點:
(1)參加人員多、信息量大、覆蓋面廣。近兩年來,每年的參會人數都在兩萬人以上。此次會議有7 000多個口頭報告,14 000多張海報,還有一系列的學術交流、講座,都集中在5天時間內展示出來,信息量非常大。會議內容幾乎涵蓋了從地球深部構造、地球各圈層到星際空間的各個方面。
(2)資源多。除學術報告和海報外,全球重要的地球物理研究機構都會參加AGU秋季會議的展覽,如NASA、IRIS等機構利用會展提供大量的信息源和資料源。
(3)實效新。參會人員可以了解到國內外同行的最新研究方向、研究熱點和研究進展。許多科學家都將科學計劃拿到會議上來運作,組織專題報告科研項目的進展,展示最新的成果、方法和產品。新興的研究熱點也會在會議上組織專題報告和討論。一些多學科、多單位參加的項目,也利用AGU 年會設立專題和項目研討會。
(4)組織周密、計劃性強。AGU 秋季年會每年在同一地點、比較固定的時間召開,有利于參會人員提前安排計劃,也有利于在會議上組織、運作和交流各項課題。會議報告嚴格按預定的時間程序進行,即使報告人臨時無法到場,也不作調整,這樣有利于參會人員按計劃赴各會場聽取感興趣的報告。會議的安排和論文摘要提前通知與會人員,并同時上網。到會場報到,有詳細的會議安排說明書發放。各會場門口有當天安排的會議報告內容告示。
筆者主要參加有關地震學、地球內部結構和大地構造物理學3 個專題的交流和討論。
地震學這一專題的會議摘要有873篇。與這一專題有關的報告和海報涉及地震破裂過程與斷層帶性質,核爆地震學,誘發地震的監測、災害、屬性與觸發機理,地震學正演和反演進展,地震層析成像,慢滑移與顫動,地震學正演和反演進展,利用地震波監測地球內部性質的時間變化,地震各向異性,地震噪聲理論和應用研究,地震儀器、網絡與數據,以及地震預警等。
在這一專題中,有關地震層析成像、顫動(Tremor)、地震噪聲和各向異性的研究占了多數。在層析成像方面,開始呈現利用多種數據進行聯合反演的趨勢,如聯合使用體波走時和面波頻散數據、聯合使用面波頻散和接收函數反演速度結構。在各向異性研究方面,除了傳統的使用遠震SKS 震相和近震S波震相外,也有學者開始使用接收函數和偏振分析來研究各向異性。在地震噪聲的應用方面,除了單純的反演S波速度結構外,利用噪聲互相關函數來研究地球內部的衰減結構、方位各向異性和徑向各向異性的研究也逐漸增多。在地震研究中,2011年的東日本大地震仍是本次會議的一個研究熱點。有20個口頭報告和47個海報展示了東日本大地震的震源機制、余震定位、破裂過程、速度結構、余滑分布、海底形變等研究結果。
今年新出現的一個專題為公眾參與的地震學(Citizen-Empowered Seismology)。這是最近幾年新出現的地震學的一個分支,這一學科的主要特點是需要公眾參與,并以公眾為主要信息源。地震學家利用因特網、社交網絡使公眾參與地震監測,公眾通過手機、Facebook、Twitter、社區地震網絡、震動捕捉網絡(QCN,Quake-Catch Network)向地震監測單位發送信息,以便于地震學家快速確定震源信息,評估地震災害。如美國地質調查局的DYFI(Deed You Feel It?)即屬于這一學科的范疇。
地球內部結構這一專題的會議摘要有327篇。與這一專題有關的報告和海報涉及熱點和地幔柱,下地幔結構,地幔過渡帶及其在熱化學對流中的作用,行星核幔相互作用,地核動力學進展,地核的地震學和礦物物理研究,地球內部的氧化還原控制和CO-H 均衡,地球內部的揮發物及其對物理性質的影響,計算地球科學的現狀,北美西部的多尺度對流系統,地震各向異性和板塊構造,地幔對流與俯沖動力學,微量元素對下地幔礦物的影響。
在這一專題中,論文主要集中在熱點和地幔柱,以及下地幔結構的研究。此外利用遠震數據和地核震相研究地幔過渡帶的速度結構、D″的形態和礦物組成等論文也較多。
大地構造物理學這一專題的會議摘要有1 468篇,是固體地球物理領域摘要最多的一個專題。與這一專題有關的報告和海報涉及大陸巖石圈演化,巖石圈的深部探測,地震變形的綜合觀測與力學性質,斷層、斷裂與流體的物理、化學和運移的過程和模擬,上地幔頂部低速層的觀測與解釋,海洋磁學與板塊構造,俯沖帶的流體和含水相,地球表面垂直運動的測量,北極的大地構造,板內火山與大火成巖省起源的多學科研究,特提斯洋和印度洋的大地構造和地球動力學,裂谷邊緣的形成與活化,大陸裂谷的巖漿作用和擴張,裂谷系統的形成與演化,板塊匯聚邊緣伸展結構的構造機制,島弧與弧后擴張的動力學研究。
涉及中國及周邊地區的研究有印度-歐亞大陸碰撞和變形,東南亞地震活動的地質與地球物理背景,青藏高原東部、中國東部、中印及鄰海的巖石圈結構和大地構造,中國南海的演化、結構與沉積記錄,汶川深鉆等。中國地震局地球物理研究所、中國地質科學院和北京大學的研究人員集中展示了汶川深鉆(WFSD)、中國探測(SinoProbe)以及東北地震臺陣的研究結果。
這一專題之所以論文數量多,是因為除了傳統的大地構造物理外,很多地震學和地球內部結構的研究結果也在此展示,如基于層析成像結果,分析板塊俯沖過程和機制;基于接收函數偏移成像結果,研究板塊的碰撞過程和機制;基于SKS 波分裂的測量結果,分析巖石圈和地幔的變形機制等。這一專題傳遞的一個重要信息是:地球物理與地質、大地構造的聯系越來越緊密。如果單純利用地球物理觀測數據和現有的研究方法,很難對所得結果進行深入討論,也很難引起地質學家和大地構造學家的共鳴。采用地球物理探測方法,獲得針對某一地質或構造演化問題的地球物理證據,才能真正發揮地球物理學的價值。