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【科技日報】馬強：搭建地震預(yù)警守護(hù)網(wǎng)
發(fā)布時間： 2025-03-13 點擊數(shù)量：11609科技日報2025-03-1305版
【總師對話】
◎本報記者 朱 虹 通訊員 趙 真
2025年2月20日20時4分，寧夏回族自治區(qū)銀川市許多市民的手機(jī)屏幕突然變?yōu)樾涯康拈冱S色，全國地震預(yù)警微信小程序彈出緊急提示——“有感地震，請注意防范”。
這是中國地震預(yù)警網(wǎng)第242次準(zhǔn)確播報。國家地震烈度速報與預(yù)警工程（以下簡稱“國家地震預(yù)警工程”）總工程師、中國地震局工程力學(xué)研究所強震動觀測中心主任馬強及其團(tuán)隊用十余年“織”就了這張守護(hù)網(wǎng)。日前，馬強接受科技日報記者采訪，講述了他和團(tuán)隊從科學(xué)研究到示范探索、再到應(yīng)用服務(wù)的艱辛過程。
“我們要成為‘吹哨人’”
記者：地震預(yù)警和地震預(yù)報有何區(qū)別？
馬強：地震預(yù)警和地震預(yù)報是兩個完全不同的概念。地震預(yù)報是指在地震發(fā)生前，工作人員依據(jù)觀測資料研判，進(jìn)而推斷出未來地震可能發(fā)生的時間、地點和震級大小。而地震預(yù)警是在地震發(fā)生后，更準(zhǔn)確地說，是在地下斷層剛開始破裂，但地震波還未傳播開來時，通過技術(shù)手段快速發(fā)出警報。
記者：請您簡要介紹下國家地震預(yù)警工程。
馬強：我國是地震多發(fā)國家。為增強地震災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警和風(fēng)險防范能力，2018年中國地震局啟動國家地震預(yù)警工程建設(shè)。歷經(jīng)5年多，該工程于2024年全面建成。我和團(tuán)隊為此做的研究在2005年前后就已開始。
傳統(tǒng)地震監(jiān)測往往是事后告知，而我們要成為“吹哨人”。國家地震預(yù)警工程建成了覆蓋全國的地震預(yù)警網(wǎng)。在重點預(yù)警區(qū)，首報用時平均僅7秒；在一般預(yù)警區(qū)，首報用時為10秒至30秒。這張網(wǎng)可以在破壞性地震波到達(dá)前為人們爭取數(shù)秒至數(shù)十秒的避險時間。
記者：重點預(yù)警區(qū)和一般預(yù)警區(qū)是如何劃分的？
馬強：綜合考慮我國震情特點、人口分布以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因素，我們將全國劃分為重點預(yù)警區(qū)和一般預(yù)警區(qū)。重點預(yù)警區(qū)涵蓋華北、南北地震帶、東南沿海、新疆天山中段以及拉薩這5個區(qū)域，涉及19個省（區(qū)、市）。在這些地區(qū)，地震預(yù)警網(wǎng)具備震后10秒內(nèi)進(jìn)行預(yù)警的能力。我國其余地區(qū)則為一般預(yù)警區(qū)，地震預(yù)警網(wǎng)在這些地區(qū)具備在震后10秒至30秒內(nèi)進(jìn)行預(yù)警的能力。
記者：當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生，地震預(yù)警網(wǎng)如何工作？
馬強：1.8萬個地震觀測站點共同構(gòu)建起這張地震預(yù)警網(wǎng)，24小時不間斷監(jiān)測大地的震動。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生，距離震源最近的觀測站點會先捕捉到地震波信號，處理系統(tǒng)對捕捉到的信號進(jìn)行分析，甄別其究竟是地震信號還是干擾。隨著地震波不斷傳播，更多觀測站點捕捉到地震波信號。基于這些信息，自動化處理系統(tǒng)能夠快速鎖定地震發(fā)生位置，估算震級大小。一旦地震震級達(dá)到預(yù)先設(shè)定的預(yù)警級別，預(yù)警信息便會立即通過發(fā)布系統(tǒng)自動發(fā)出。
記者：地震預(yù)警網(wǎng)實現(xiàn)了哪些突破？
馬強：過去，受限于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和能力，需要等到較多觀測站點接收到相對完整的地震波信息，才能最終給出地震的基本參數(shù)，如震級、震中位置等。整個流程耗時較長，通常需要2分鐘左右才能完成一次地震速報。這種“分鐘級”的響應(yīng)速度，在爭分奪秒的地震緊急處置場景下，明顯滯后。
如今，隨著科技進(jìn)步，我們實現(xiàn)了重大突破，從過去的“分鐘級”地震速報時代，進(jìn)入了“秒級”地震預(yù)警時代。有了這張地震預(yù)警網(wǎng)，除了能在震后數(shù)秒內(nèi)發(fā)出預(yù)警信息，我們還可以在震后數(shù)分鐘內(nèi)，進(jìn)一步細(xì)化地震相關(guān)參數(shù)；在數(shù)小時至數(shù)天內(nèi)，持續(xù)為后續(xù)救援、災(zāi)害評估等工作提供全方位、動態(tài)更新的地震信息。可以說，目前我國已經(jīng)形成了“秒—分—時—天”全時序地震信息產(chǎn)出體系，應(yīng)對地震災(zāi)害能力大幅提升。
記者：截至目前，全國地震預(yù)警網(wǎng)預(yù)警了多少次？預(yù)警用時是多少？
馬強：在國家地震預(yù)警工程建設(shè)過程中，我們始終堅持邊建設(shè)、邊運行、邊服務(wù)的原則。自2021年5月起，全國地震預(yù)警網(wǎng)已成功處理4.0級以上地震200余次。平均而言，從地震發(fā)生到發(fā)出首報信息，僅需7.4秒。與地震速報結(jié)果相比，該預(yù)警網(wǎng)所給出的震級，平均偏差僅0.4級。全國地震預(yù)警網(wǎng)展現(xiàn)出的強大預(yù)警能力，遠(yuǎn)超最初的設(shè)計預(yù)期。
“遇到困難再堅持一下”
記者：在預(yù)研階段，您和團(tuán)隊遇到的最大難題是什么？
馬強：如何使地震預(yù)警的時效性與可靠性同時達(dá)到較高水平，是我們在預(yù)研階段遇到的最大難題。
在大地震的破裂過程尚未完全結(jié)束時，我們就要預(yù)估地震可能達(dá)到的震級，這極具挑戰(zhàn)。除此之外，地震波傳播路徑千差萬別，且可能受到周邊環(huán)境影響，導(dǎo)致我們實際能夠獲取的信息存在不確定性和噪聲干擾等問題。加之地震的突發(fā)性，留給信息甄別與篩選的時間極少，使得我們能夠有效運用到地震預(yù)警中的信息非常有限，為精準(zhǔn)實現(xiàn)地震預(yù)警造成極大困難。
記者：為了解決這些問題，您和團(tuán)隊做了什么？
馬強：為了實現(xiàn)地震預(yù)警快、穩(wěn)、準(zhǔn)，我們攻克了60余項關(guān)鍵技術(shù)。在地震波數(shù)據(jù)實時傳輸與預(yù)處理方面，我們運用多源異構(gòu)觀測數(shù)據(jù)融合算法與實時仿真技術(shù)，搭建起具備10萬通道級規(guī)模的分布式地震數(shù)據(jù)實時處理平臺。該平臺擁有強大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠?qū)崿F(xiàn)5萬臺次實時數(shù)據(jù)的高效匯聚，并在“秒級”時間內(nèi)完成并發(fā)處理，有效解決了海量地震數(shù)據(jù)實時處理難題。
在保障系統(tǒng)可靠性方面，我們研發(fā)出多模塊多中心綜合判定技術(shù)，同時構(gòu)建了國省兩級融合決策機(jī)制，進(jìn)而解決了多站網(wǎng)、多系統(tǒng)、多平臺環(huán)境下預(yù)警結(jié)果的決策難題，顯著降低了預(yù)警過程中誤報、虛報、漏報等的發(fā)生概率，有力提升了地震預(yù)警的準(zhǔn)確性。
記者：在技術(shù)攻關(guān)階段，有沒有讓您印象深刻的事？
馬強：有一件事讓我至今記憶猶新。2020年初，我們在研發(fā)多模塊多中心綜合判定技術(shù)時，陷入困境。不同中心之間的結(jié)果交互存在較大延遲，導(dǎo)致綜合判定結(jié)果總是不統(tǒng)一。團(tuán)隊成員連續(xù)奮戰(zhàn)了好幾個晝夜，不斷排查問題、優(yōu)化算法，卻收效甚微。大家都疲憊不堪、壓力巨大，甚至有人開始懷疑我們的研究方向是否正確。
然而，就在大家?guī)缀跻萑虢^望時，團(tuán)隊里一位年輕的工程師提出了一個全新的思路：對國省兩級信息的握手策略進(jìn)行徹底重構(gòu)。這個提議瞬間點燃了大家的希望。于是，我們立刻調(diào)整方案，全力投入到新的嘗試中。經(jīng)過連續(xù)48小時的奮戰(zhàn)，我們終于解決了這個難題。那一刻，整個團(tuán)隊歡呼雀躍，所有的疲憊和壓力煙消云散。這次經(jīng)歷讓我深刻體會到，遇到困難再堅持一下，希望就在不遠(yuǎn)處。
記者：怎么保證地震預(yù)警信息能及時送達(dá)用戶？
馬強：為確保地震預(yù)警信息能夠及時、準(zhǔn)確地送達(dá)用戶，我們建立了“四進(jìn)”機(jī)制，即預(yù)警信息進(jìn)廣播、進(jìn)電視、進(jìn)手機(jī)、進(jìn)大屏，并綜合運用應(yīng)急廣播、專用終端等，推出廣覆蓋、秒級觸達(dá)的地震預(yù)警信息服務(wù)。
除此之外，針對專業(yè)用戶和特殊用戶，我們推出了定制化、個性化的緊急地震信息服務(wù)，同時積極與行業(yè)部門對接，針對高速鐵路、核電站、油氣管網(wǎng)、高壩水庫等重大基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建緊急處置模型，并在高鐵、管網(wǎng)、電梯等關(guān)鍵設(shè)備上進(jìn)行示范應(yīng)用，成功填補了我國跨行業(yè)地震應(yīng)急聯(lián)動處置服務(wù)的空白，有力促進(jìn)地震風(fēng)險防控與國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的深度融合，為保障人民生命財產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供了堅實支撐。
“注重培養(yǎng)創(chuàng)新思維”
記者：請您介紹下所在科研團(tuán)隊。
馬強：我們團(tuán)隊是一支典型的產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合的團(tuán)隊，匯聚了來自中國地震局工程力學(xué)研究所、福建省地震局、中國地震臺網(wǎng)中心、中國地震局地球物理研究所等單位的科研精英，還有深圳防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究院和華為技術(shù)有限公司的技術(shù)骨干。我們從最初十幾人的小團(tuán)隊，發(fā)展到如今以年輕科技人員為主體的數(shù)十人的研究隊伍，團(tuán)隊成員專業(yè)背景涵蓋地球物理、地震學(xué)、地震工程學(xué)等多學(xué)科。不同學(xué)科人才通過思想碰撞，解決了大量關(guān)鍵技術(shù)問題。
記者：您如何培養(yǎng)團(tuán)隊里的年輕人？
馬強：我注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維，鼓勵他們跨學(xué)科學(xué)習(xí)和實踐。在實際工作中，給予他們充分的指導(dǎo)和實踐機(jī)會，讓他們在地震預(yù)警工程項目中鍛煉成長。同時，我也會分享自己的經(jīng)驗和見解，引導(dǎo)他們應(yīng)對科研中的難題和挑戰(zhàn)，幫助他們在項目中找到自己的研究方向和定位。當(dāng)年輕人遇到困難時，我會鼓勵他們勇敢嘗試新方法，培養(yǎng)他們獨立思考和解決問題的能力。
記者：地震科學(xué)與技術(shù)研究涉及地質(zhì)學(xué)、地震學(xué)、工程學(xué)等多個學(xué)科。對于培養(yǎng)具備跨學(xué)科研究能力的復(fù)合型人才，您有什么建議？
馬強：我建議加強學(xué)科交叉課程的設(shè)置，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)本專業(yè)知識的同時，也涉獵其他學(xué)科知識。同時，鼓勵青年人才參與涉及多學(xué)科的科研項目和實踐活動，在實踐中培養(yǎng)跨學(xué)科的思維和能力。除此之外，行業(yè)內(nèi)部也應(yīng)加強聯(lián)動，以需求為導(dǎo)向，搭建多學(xué)科交流與合作的平臺，促進(jìn)不同學(xué)科背景的人才相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)還應(yīng)提供更多實踐機(jī)會，讓年輕人在實際工作中了解不同學(xué)科，從而更好地培養(yǎng)他們的跨學(xué)科工作能力。
記者：請您給地震研究領(lǐng)域的年輕人一些建議。
馬強：首先，要保持對學(xué)科的熱愛，這是支撐年輕人在科研道路上不斷前行的動力。其次，要勇于探索和創(chuàng)新，地震預(yù)警等領(lǐng)域還有很多未知等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)，不要害怕困難和挑戰(zhàn)。再者，要注重學(xué)科交叉和融合，拓寬自己的知識面和視野，培養(yǎng)綜合解決問題的能力。最后，要有耐心和毅力，地震研究是一項長期而艱巨的任務(wù)，需要我們持之以恒地努力和付出。在研究過程中，要善于總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，不斷提升自己的科研水平和能力。
【記者手記】
盡管國家地震預(yù)警工程已交付，但馬強的工作節(jié)奏并未放緩。他的日程被各種研討會和實驗填滿，采訪只能安排在他午休的間隙。
馬強帶我走進(jìn)擺滿示波器和服務(wù)器機(jī)柜的會議室時，墻上的LED屏正“跳動”著川滇地區(qū)的地震監(jiān)測數(shù)據(jù)。馬強輕觸屏幕調(diào)出三維波形圖，那些起伏的曲線仿佛在“講述”這位總師20年的科研光陰。
2003年春天，馬強進(jìn)入中國地震局工程力學(xué)研究所。從那時起，他和團(tuán)隊便開始了與地震波賽跑的“科技長征”。
“從分鐘級到秒級，不是簡單的數(shù)字游戲，我們要一秒一秒地‘死磕’。”馬強指著屏幕上實時更新的震源參數(shù)說，“當(dāng)?shù)卣饳M波以每秒3.5公里的速度傳播，預(yù)警快0.1秒，或許就能多挽救一些人的生命。”
2013年四川省雅安市蘆山縣震后55秒產(chǎn)出自動速報結(jié)果，2021年四川省瀘州市瀘縣震后4.8秒對外發(fā)布地震預(yù)警信息……這些數(shù)字背后，有上百次的技術(shù)迭代，還有由馬強帶領(lǐng)的專家團(tuán)隊熬過的百余個不眠之夜。
如今，覆蓋面積330萬平方公里、服務(wù)6.6億人的全國地震預(yù)警網(wǎng)，在孕育新的可能。馬強團(tuán)隊正將人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)“織”入這張網(wǎng)。“今年我們將在四川地區(qū)試驗部署基于家庭光貓的震動物聯(lián)終端，把地震預(yù)警盲區(qū)再縮小一些，使地震預(yù)警服務(wù)覆蓋的人群再多一些。”說這話時，馬強的眼里閃著光。
臨近采訪結(jié)束時，警報聲突然響起——原來是模擬演練。馬強條件反射般站起來查看數(shù)據(jù)，確認(rèn)無誤后才慢慢坐下。
在與地震的“賽跑”中，人類還沒有取得真正的勝利。但我相信，“馬強”們會堅持不懈、分秒必爭，直到“跑”贏地震波。
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