运用空间技术能预测地震吗？遥感观测材料分析

近日，中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室研究员孟庆岩团队在地震红外遥感研究方面取得进展。相关研究成果在线发表在《环境遥感》杂志上。

利用遥感观测手段从空间探索地震预测新途径，对很多读者来说都是个新鲜事儿。我们约请论文第一作者张颖博士和通讯作者孟庆岩研究员对此做详细介绍。

（1）空间观测带来地震预测技术革命

地震预测是公认的世界性科学难题，科学家从未停止对其探索。中国作为世界上地震灾害最严重的国家之一，历史上发生的地震占全球大陆地震总数的三分之一，具有发生频繁、震源深度浅、破坏力强的特点，加之我国人口密集，地震严重威胁人民的生命财产安全。若能攻克地震预测预报技术，对于科学进步和社会公共安全都具有重要意义。

随着航空航天以及遥感技术的快速发展，地震预测也迎来新一轮的技术革命。卫星遥感技术可瞬时获得大面积的地球物理、化学参量场，为人类监测、认知地震提供了新视角。

从非专业的角度打个比喻，天然地震可以简单理解为将两块石头放在液压机上，不断地加载、相互挤压（模拟地震中板块之间的挤压和碰撞，积累势能的过程），直到石头之间发生错动与破裂（地震发生）。科学家相信，在地震孕育过程中，如此大的能量积蓄定然会对地球的化学、物理场产生扰动，从而产生异常信号，也就是我们常常提及的地震前兆。

利用不同的卫星观测数据，各国学者已经在多次地震中发现了包括震前热异常、重力异常、气体异常、电磁异常在内的诸多前兆异常。空间对地观测前兆研究在上世纪末、本世纪初被寄予厚望，迎来了地震前兆研究的繁荣时期。

地球重力场作为地球最基本的物理场之一，是地球内部、地表及外部空间物质分布与地球本身旋转运动信息的综合反映。现有研究成果表明，重力场动态变化能较好反映强震孕育、发展、调整过程的重力变化特征。特别是对于6级以上地震的孕育发生过程，重力异常变化较为明显。如今，低轨道的重力卫星GRACE，GOCE和GRACE-follow on的发射、运行和观测，从空间上提供了前所未有的高精度、高分辨率的全球重力场和大地水准面模型。一些学者利用重力卫星信号检测出2004年苏门答腊9.3矩震级、2010年智利8.8矩震级和2011年日本东北9.0矩震级地震产生的重力场变化。我国的重力卫星计划正在推进中。

关于气体异常研究，目前国内外在该方面属于起步阶段，但仍有一批学者发现了可能与地震有关的气体异常。比如，有研究发现由于2010年印度古吉拉特邦7.7面波震级地震前应力增加导致一氧化碳气体浓度增加，推断一氧化碳可能是地震气体前兆信息。我国学者姚清林发现2000年4月青藏高原一氧化碳呈大面积异常，且位置与卫星热红外异常具有一致性，指出可能与当年甘肃景泰 5.9面波震级地震和缅甸北部6.9面波震级地震有关。

电磁异常是对地震反映非常敏感的地球物理观测数据，已经被国内外大量震例所证实。2004年6月，法国成功发射DEMETER卫星，专门用于研究与地震、火山喷发等有关的电磁异常和电离层扰动以及与人类活动有关的全球电磁环境，为地震电离层提供了宝贵的数据资源。我国学者张学民等围绕2010年海地7.0面波震级地震、2010年智利7.9面波震级地震、2005年印尼8.5面波震级地震、2008年我国汶川地震等，发现了震前1-7天内电场与电子密度等多参量同步扰动现象。我国于2018年2月成功发射了“张衡一号”电磁地震卫星，之后三年多来，中国电磁卫星团队全方位开展了电磁卫星数据分析及地震应用研究。

（2）震前热异常现象受到人们重视

地震热红外或热异常由上个世纪前苏联科学家发现，我国科学家马宗晋、徐秀登和强祖基等利用地温、地热数据等发现了1960年到1990年多个地震发生的震前异常增温现象。

随着卫星遥感技术、空间观测技术的发展，国内外专家利用包括国产风云气象系列卫星等多个载荷的热红外观测数据及其反演产品，发现了大量震前热异常现象，并总结出如下规律：

文章来源：《分析测试技术与仪器》 网址: http://www.fxcsjsyyq.cn/zonghexinwen/2021/1111/905.html