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湖北省地震局(中国地震局地震研究所)主办

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中国地震局关于印发《国家地震科技发展规划(2021-2035年)》的通知
发布时间:2022-03-28信息来源:中国地震局科技与国际合作司作者:浏览次数:索引号:ZLE17/ZK-2022-007457

国家地震科技发展规划(2021-2035年)

习近平总书记强调,人类对自然规律的认知没有止境,防灾减灾、抗灾救灾是人类生存发展的永恒课题。科学认识致灾规律,有效减轻灾害风险,实现人与自然和谐共处,需要国际社会共同努力。

地震科技是有效减轻地震灾害损失、推动防震减灾事业高质量发展的战略支撑,是国家科技创新体系的重要组成。为加快推进地震科技发展,提升我国防震减灾能力,根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2021-2035年)》、《新时代防震减灾事业现代化纲要(2019-2035年)》和《“十四五”国家防震减灾规划》,制定本规划。

一、发展环境

(一)发展现状

《国家地震科技发展规划纲要(2007-2020年)》实施以来,中国地震局和相关部门认真落实党中央、国务院关于科技创新和防震减灾等各项决策部署,在全力应对汶川、玉树、芦山、鲁甸等一系列地震的同时,面向国家防震减灾事业战略需求,瞄准国际地震科技前沿领域,实施国家地震科技创新工程,全面提升防震减灾工作各个环节的科技含量,地震科技取得了长足进步。

地震科技创新能力显著提升。中国大陆活动构造探察、中国地震科学台阵探测、中国大陆地球物理场观测等重大探测和研究项目的实施,深化了对中国大陆地震构造背景和动力学环境的认识,完善了作为地震中长期预测和危险性分析重要基础的活动地块理论,形成了具有我国地域特色的若干优势领域。在青藏高原东北缘新构造变形过程与动力学机制、基于性态的抗震理论与技术、断层亚失稳、地震破裂相图、人工智能应用等方面取得了一批具有原创性和学术界有重要影响的研究成果。地震电磁监测卫星“张衡一号”成功发射,新型地震监测仪器研发取得重要进展。

地震科技支撑服务能力显著增强。地震参数自动速报进入国际先进水平,中长期地震预测水平显著提升。我国地震预警网在四川、云南、京津冀和福建地区实现示范运行,高速铁路等重大基础设施地震预警及紧急处置技术达到国际先进水平。第五代地震动参数区划图、活断层探测和地震安全性评价广泛应用于国土空间开发规划及国家重大工程选址,减隔震技术广泛应用于重大工程和重要基础设施。地震应急产品产出、灾情快速获取、应急评估与决策技术在地震应急处置中发挥了重要作用。开展多次强震科考,有力服务抗震救灾和恢复重建。院士专家积极投身地震科普工作,取得显著成效。

地震科技创新体系建设成效显著。形成了以国家级科研机构和高等院校为主体,业务中心、省级地震机构、新型研发机构、区域研究所、相关企业共同组成的地震科技创新体系,搭建了以国家和部门重点实验室、国家野外科学观测研究站、国家地震科学数据中心为主体的地震科技基础条件平台。国内从事地震科技研发的机构大幅增加,地震科技队伍规模和实力显著提升,形成了一支具有国际影响力的高水平科学家队伍。

同时,必须清醒地认识到,地震科技仍存在明显的短板和弱项。在基础研究领域前沿原创少,对地震发生和成灾机理的认识有待深化;在应用研究领域涉及地震监测预测预警、风险防范和应急处置的一些关键技术尚未突破,观测技术装备产业化水平较低,科技成果转化率不高;战略科学家和领军人才队伍有待加强。我国地震科技与国际先进水平相比,总体处于并跑和跟跑阶段。

(二)面临形势

世界各国高度重视地震科技在防震减灾中的重大作用。一系列大地震和其他重大灾害事件推动了国际减灾计划的实施。2008年国际科学理事会等国际组织共同启动的《灾害风险综合研究计划》、2008年美国发布的《减灾挑战科技行动计划》、 2013年日本实施的《国土强韧化行动计划》、2015年世界减灾大会发布《2015—2030年仙台减轻灾害风险框架》,都强调加强科技减灾。以减灾需求为导向,通过一系列重大科学研究计划的实施,形成并不断完善防灾减灾救灾和地震科技体系是当前国际防震减灾发展的必然趋势。

学科交叉和地球系统科学为地震科技发展注入新的活力。注重相关学科的交叉和新技术融合是当代科学技术的基本特征。2011年美国自然科学基金会启动《地球立方》计划,加速知识的融汇过程,构建面向复杂问题的分析框架,充分整合利用新技术。2019年国际地科联推出《深时数字地球国际大科学计划》,在大数据驱动下精确重建地球和生命演化历史、识别全球矿产资源与能源的宏观分布规律。中国国家自然科学基金委员会提出从深地、深海、深空和地球系统科学认识“宜居地球过去现在未来”,鼓励开拓新的学科生长点以及与其它学科的深度交叉融合。地震研究具有“地球系统科学”的性质,模型驱动和数据驱动相结合是推动地震科技发展的重要手段。

大数据和人工智能为地震科技发展提供新的机遇。日本在《第五期科学技术基本计划(2016—2020)》中将智能化信息化减灾作为重要的社会发展情景,建立综合灾害应对的大数据系统。美国在国家地震信息中心(NEIC)未来5年规划中,大力发展以深度学习和大数据等为主导的监测预测和灾害风险分析“理想技术清单”。充分融合物联网、大数据和智能计算应用技术,基于对地震发生和致灾机理的深入研究,针对地震灾害事件孕育发生全过程,研发智能化、高精度和高稳定性的监测预警关键技术,发展高时空分辨率、基于物理和数值预测模型的地震预测技术,发展高准确性、精细化地震灾害风险防范与应急处置技术,构建现代防震减灾技术体系是未来一段时间的发展方向。

我国经济社会发展对地震科技创新发展提出迫切需求。我国国民经济社会发展迅速、城市化进程快、人口和财富高度聚集、产业基地集聚,地震灾害风险加剧,迫切需要统筹发展和安全,加快地震科技创新,解决地震科技短板,提高防震减灾能力,满足人民对包括地震安全在内的日益增长的美好生活需要。党中央坚持把科技自立自强作为国家发展的战略支撑,不断完善科技创新体制机制、优化科技资源投入,改善科技创新政策环境,为加快推进地震科技创新提供了坚实的基础。

二、指导思想和发展目标

(一)指导思想

坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻落实党的十九大和十九届历次全会精神,坚持党对地震科技工作的全面领导,深入贯彻新发展理念,落实以人民为中心的发展思想,统筹发展和安全。坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,坚持地震科技创新在防震减灾事业现代化建设中的核心地位,把科技自立自强作为事业发展的战略支撑。大力实施国家地震科技创新工程,深化地震科技开放合作,加快地震科技平台建设,突破关键科学问题与核心技术,提升地震科技自主创新能力,为防震减灾事业高质量发展提供高水平科技供给,为保障人民群众生命财产安全、全面建设社会主义现代化国家新征程贡献力量。

(二)基本原则

坚持需求导向。面向国家经济社会建设和防震减灾事业高质量发展紧迫需求,坚持人民至上、生命至上,牢牢把握地震科技进步方向,紧密结合中国大陆地震孕育环境的特殊性,找准地震科技创新的重点领域和优先主题,保持战略定力。

坚持两个融入。坚持融入国家科技创新布局,积极承接国家重大科技研究任务,设立实施一批关系全局和长远的重大科技项目。坚持融入国际科技创新网络,以全球视野谋划和推动地震科技创新。

坚持优化配置。充分发挥集中力量办大事的体制优势,统筹利用全球地震科技创新资源,强化协同创新能力,充分激发地震科技人才的积极性、主动性、创造性,为持续推动地震科技发展奠定坚实基础。

坚持自主创新。夯实自主创新物质技术基础,大力提升源头科学创新和前沿技术创造能力,努力取得基础性、战略性、原创性重大创新成果,着力突破地震科技核心关键问题,增强高质量科技成果供给。

(三)发展目标

到2025年,地震科技创新能力显著提升,智能化地震监测预警技术及地震信息服务技术进入国际先进行列,基于活动构造和岩石圈精细结构公共模型、强震孕育物理模型的地震数值预测技术体系基本形成,基于地震灾害情景构建、重大工程风险防控、抗震韧性理论与技术的灾害风险防范技术体系基本形成,高效精细的地震应急响应和处置技术体系基本形成,支撑服务防震减灾的能力显著提升。以中国地震科学实验场川滇区域为核心,集监测、实验、模拟技术为一体的地震科技创新平台初步形成,地震科技人才队伍的实力和影响力达到国际先进水平。

到2035年,地震监测预测预警、灾害风险防范与应急处置科技水平全面进入国际先进行列,在大陆地震机理与预测技术、城市和重大工程地震灾害风险防范理论与技术等领域处于国际领先,有效支撑和引领防震减灾事业高质量发展,有力服务国家经济社会发展。建成技术先进、特色突出的中国地震科学实验场和科技创新平台,形成一支国际一流的地震科技人才队伍并在国际学术界发挥引领作用,我国步入世界地震科技强国之列。

三、重点领域及其优先主题

从防震减灾事业需求和地震科技发展现状出发,未来一段时期,需要重点突破的核心科学问题和关键技术问题包括:中国大陆不同类型大地震孕育发生和致灾机理、地震孕育发生过程监测预测理论与技术、地震危险性与灾害风险防范技术、地震预警及应急处置关键技术等。这些关键科学问题的突破和核心技术的发展,需要从多学科和多领域研究和推动,涉及7个领域、24个优先主题。

(一)地震构造探测与研究

强震的孕育和发生受活动构造控制,地震构造探测和研究是认识地震发生机理、开展地震预测和地震风险防范的重要基础。发展高精度地质地貌测量获取技术、多尺度地震构造测年技术、高分辨率地球物理成像技术、高精度地壳形变观测技术、复杂环境下地震构造环境探测技术等,研究新构造和活动构造变形过程与演化历史、活动构造三维精细结构与活动习性,揭示地壳和上地幔结构与强震孕育环境,探究地震发生规律与地球动力学过程。同时,开展活动火山监测和研究,为火山灾害防御提供基础支撑。优先主题包括:

1.大陆活动构造

大陆主要活动构造带三维断裂公共模型构建,活动断裂带多波成像与定位技术,多尺度新构造与活动构造年代学测试技术与应用,复杂活动断裂体系新构造变形及演化历史,活动断裂带活动习性与强震复发行为,断裂带现今运动与变形特征。

2.中国大陆壳幔精细结构和变形特征

地球内部物理理论与应用,中国大陆地壳和上地幔结构、各向异性与介质变形、岩石物性和介质状态,断裂带深部精细结构成像理论、技术与应用,基于海量、深浅地震构造数据的多地球物理参数模型。

3.活动地块与地震动力环境

板块边界动力环境变化实时观测和分析,板块边界及活动地块内部动力过程对陆内地震发生频度、强度和空间分布的影响,中国大陆高精度地球物理场、地壳运动与应力应变场,新一代中国大陆强震活动地块理论和地球动力学模型。

4.活动火山研究

活动火山喷发历史、物质来源、深部构造及其动力学过程,火山区地震活动特征及其成因机制,休眠火山岩浆房活动状态与火山喷发风险评估,火山喷发前兆观测技术与灾害评价理论。

(二)地震监测与预警

地震监测是地震科学技术的基石,地震预警是减轻地震灾害的有效手段。依托快速发展的材料、电子、5G/6G等信息与通信技术,融合物联网、大数据和智能云计算应用技术等,研发监测地震孕育发生全过程的智能化、高精度和高稳定性的关键技术和成套装备,构建空基、天基、地基、海基和井下全覆盖的立体地震监测网络。优先主题包括:

5.地震监测设备与技术

适用于井下综合观测的传感器与数据采集传输技术,易于野外密集布设的可移动、多参量、智能化、超密集台阵监测技术,高精度、大动态范围地球物理场绝对观测装备,基于光纤、超导、量子等新技术的新型传感器,地震卫星、航空多源多类型地震观测传感器。地震监测组网原理与方法,低成本抗干扰技术、超密集台阵和多手段组合观测方法,多学科综合观测方法。

6.地震监测数据处理技术

不同时空分辨率的多源数据融合技术,基于大数据、人工智能的观测环境干扰抑制数据处理技术,多元数据实时处理技术,实时四维(时变)地震学成像技术,地震监测区域公共参考模型构建技术,地震参数精准确定、自动编目和信息产品快速发布技术,爆炸、滑坡、崩塌等事件的实时处理与服务技术。

7.地震预警和烈度速报技术

异常数据自动识别与剔除技术,基于大数据、人工智能和边缘计算等技术的地震预警数据处理技术,智能传感器网络系统和地震动预测技术,强震破裂长度快速估算技术,地震预警信息实时处理与发布技术,地震烈度速报与地震动场动态产出技术,海量用户亚秒级紧急信息发布与接收技术,生命线和重大工程地震动输入与紧急处置技术。

(三)地震机理与预测

地震预测是防震减灾的重要环节,科学认识大陆强震孕育发生机理是有效提升地震预测水平的必要条件。对孕震过程开展高精度地球物理场和地球化学场观测与分析,构建地震失稳成核与前兆机理模型,发展多时空尺度地震预测方法;深化强震复发模型和基于地震活动性的预测方法研究,推进地震概率预测;强化对强震孕育环境的探测与研究,推进大陆活动地块理论框架下的地震中长期物理预测,探索地震数值预测方法;开展诱发地震的成因机制及其预测研究,为水库、矿山等的地震安全提供服务。优先主题包括:

8.地球物理场动态演化与异常信息识别

中国大陆不同区域不同类型活动断层的应力应变场、地球物理场和地球化学场演化特征,深部结构、介质参数、运动学和动力学参数变化的动态图像,与地震相关的异常信息识别和提取技术。

9.地震前兆与地震短临预测

断层准静态到动态滑动过程中地震活动、应力应变和地球物理场、地球化学场的异常特征,断层亚失稳阶段、成核过程等的判据及短临预测应用,地震前兆物理模型和地球化学模型与短临综合预测方法。

10.地震概率预测

基于大陆强震复发模型和强震应力应变模型的中长期概率预测技术,区域地震活动性参数和地球物理观测异常的预测效能评估,强震震前异常演化模式与中短期概率预测方法。

11.地震数值预测

从板块到断层应力加载的动力学过程,区域强震时空演化动力学过程,大陆强震原地复发动力学过程,三维岩石圈应力应变模型;基于震源物理模型的震级预测模型、基于强震动力学过程的时间预测模型和区域强震时空演化的数值模型。

12.诱发/触发地震

诱发/触发地震的发震机制,诱发/触发地震的预测、风险评估和风险管控关键技术。

(四)地震成灾机理与风险防范

地震灾害风险防范是减轻地震造成的人员伤亡、经济损失和社会影响的根本途径。深化地震成灾机理研究,发展新一代地震区划技术和地震灾害风险监测、评估与防控技术;深化抗震设计理论和方法研究,提升各类工程的抗震性能;深化地震次生灾害形成机理研究,发展社会韧性支持技术,提高城乡的地震灾害综合防御水平。优先主题包括:

13.强地震动与成灾机理

基于孕震构造特性的大震震源破裂过程、地震动传播效应与致灾机理,复杂地下结构与断层相互影响的强地面运动模拟,强震近场地震动场特征与工程破坏效应,土体地震破坏机理与复杂场地非线性地震反应数值模拟。

14.地震区划与灾害风险评估

大地震发震构造识别技术,基于复杂震源结构和过程的地震危险性分析技术,高精度、多参数、宽频带和多概率水准的地震动参数区划技术,重大工程地震安全性评价关键技术,工程系统地震风险识别与防范技术,地震风险区划技术,基于遥感大数据的地震灾害承灾体智能调查技术,城市地震灾害情景构建技术,基于高精度和多尺度结构模型的地震灾害模拟与评估技术,地震保险分析模型。

15.工程破坏与防御技术

工程系统的非线性损伤与倒塌破坏机理,工程系统地震安全检测与健康诊断技术、新型绿色、智能、高性能抗震材料,新型结构混合实验和数值模拟技术,工程减隔震及加固新技术,生命线工程地震紧急处置原理与设备,韧性抗震设计理论和规范。

16.地震次生灾害形成机理和防范

地震引起的滑坡、泥石流等地质灾害形成机理及预防技术,火灾、水灾、化学危险品泄漏等次生灾害链形成机理及其对产业链和社会的影响,灾害链模拟和防范技术。

(五)地震应急响应与处置

高效的应急响应与处置是有效减轻地震造成人员伤亡、经济财产损失和社会影响的重要途径之一。发展多源信息的灾情快速获取技术,发展基于空天平台的灾情动态获取技术,研究快速评估新技术,完善危险区地震灾害预评估技术和应急风险评价技术,发展智能应急辅助决策技术,提升现场信息处置能力和灾害调查能力,发展多样性服务技术。优先主题包括:

17.地震灾情信息快速获取和分析技术

基于多种专业和社会传感器网络的实时灾情监控与信息传送技术,基于空天平台的灾情信息智能获取与动态评估技术,基于北斗卫星的工程振动传感技术,智能化现场灾情调查与信息实时分析技术,基于现场场景图像的烈度自动判读技术与装备,地震烈度图自动、动态生成技术,震后灾情综合判断系统。

18.高准确性地震灾害评估和智能辅助决策技术

基于地震预测结果的地震设定和各地实情的多场景地震灾害致死性和生命易损性技术,次生地震灾害链人员伤亡评估技术,分区域震后智能化辅助决策生成技术,工程损伤快速探测与鉴定技术和装备,多层级的全时程高准确性地震灾害评估与决策支持平台,结合地域特点的各类型地震应急准备和应急处置方案生成技术。

19.多对象的地震应急信息产品和服务技术

日常和震时序列化服务产品生成技术,城镇、社区地震应急预案数字化及灾害场景分析技术,社区应急处置、避难仿真和资源调度技术,针对不同对象的地震应急信息服务技术。

(六)海域地震观测与灾害风险防范

我国东海、黄海、渤海、南海以及台湾海峡和其周边地区地震多发。随着沿海地区经济迅速发展以及海洋资源的勘探开发,对减轻海域地震灾害的需求也日益迫切。开展海域地震构造探测和调查,建立固定和流动相结合的海域地震观测网,建立地震海啸监测预警系统,开展海域工程构筑物的地震安全性研究。优先主题包括:

20.海域活动构造探测

海域活动断层浅表成像技术及系统,活动构造精细结构探测关键技术,活断层浅层钻探及沉积物获取技术,海域重点地区地壳上地幔结构,海域现代地壳运动与构造变形观测与分析技术。

21.海域地震观测设备与技术

适应船载、岛礁及海底观测需求的高精度海域地震与地球物理观测装备,基于光纤传感、小孔径密集台阵的新型感知技术与观测装备,基于拖拽式/自主巡航(ROV/AUV)的海洋地球物理场流动观测技术,海底观测仪器的定向技术、数据采集与处理技术。

22.海域地震危险性与灾害风险防范技术

地震海啸形成机理和传播特征,基于地震、海浪、潮位等观测的地震海啸监测预警系统,海域地震区划技术,大型海洋风电场、大型海上固定油气设施或地震地质条件复杂的海洋油气设施、海底光缆、跨海大桥等海洋工程构筑物的地震灾害风险防范技术。

(七)人工智能技术应用

人工智能技术及相关的智能算法在模型化计算、震源和介质参数的快速测定、地震异常信号的快速提取、深度特征提取及因果关系概率建模等海量地震观测数据的处理具有重要的应用前景,在地震构造识别和建模、高精度地震层析成像、多元灾情信息的快速处理等方面具有优势,可为地震监测预测、地震灾害风险防范和应急处置提供新的技术支撑。优先主题包括:

23.大数据人工智能地震监测预测技术

基于大数据和人工智能的地震事件实时检测分类、震源参数快速测定、震源机制解分钟级解算、地震成核震相实时提取、前震和余震序列快速准确识别、应力场变化自动监测、介质结构及其变化自动提取、异常信号自动识别提取、地震多手段综合预测等技术。

24. 人工智能数据分析与建模技术

基于人工智能的地震构造识别与建模技术、地震成像与反演技术、多元灾情数据快速处理与智慧决策技术等,密集地震台阵、地球物理站网、地震电磁卫星等多种观测数据分析与深度挖掘技术等。

四、战略行动

(一)国家地震科技创新工程实施

《国家地震科技创新工程》下设“透明地壳”、“解剖地震”、“韧性城乡”和“智慧服务”四项计划,从查明中国大陆重点地区地下精细结构,深化地震发生机理认识,发展地震灾害风险防范理论技术,丰富地震安全科技服务产品等四个方面提出了一系列地震科技创新发展任务,是我国地震科技发展的顶层设计方案。“十四五”期间,将根据防震减灾事业现代化建设迫切需要,从《国家地震科技创新工程》中遴选出一批主要任务,凝练成一批国家重点研发项目、自然基金项目等各类科技项目,通过这些科技项目产出一批高质量科技成果,强化科技成果的应用,推进《国家地震科技创新工程》实施。

1.不同构造环境大地震发生和致灾机理

针对川滇活动地块、华北克拉通、西部陆内深俯冲带、南海和东南沿海滨海断裂等不同地震构造环境,开展多尺度地质与地球物理调查、地震深部构造探察、孕震断层和介质流变学研究、多源动力学与块体运动学观测与反演,构建大震孕育发生构造物理模型。开展基于孕震构造特性的大震震源破裂过程分析,研究地震动传播效应与灾害效应。揭示大震发生和致灾机理,形成大地震发震构造、孕震过程及危险源识别综合技术,为特大地震监测预测预警、震源识别和风险评估、城市和重大工程韧性提升奠定理论基础,有效支撑京津冀、粤港澳大湾区等国家重大战略区域发展。

2.大地震孕育发生过程监测与预测关键技术

依托国家防震减灾监测预测业务产生的海量地震观测数据,形成基于海量观测数据和人工智能的地震监测预测技术体系,并应用于中国地震科学实验场地震监测预测业务系统。以断层亚失稳与大震成核模型研究为基础,研发基于地震和综合地球物理场密集观测的地震短临预测新方法和新装备,提升抗干扰性能并形成实用化技术方案。研究活动地块边界带成组强震发生规律和动力学机制,构建三维区域动力学模型,形成基于地震动力学模型的中长期数值预测技术。研究工业开采等人类活动诱发灾害性地震的机理,形成评估预测方法及实用化监测预警技术。研发岛礁、海底和浮标等地震监测设备,形成适用于近海地震观测的设备和技术,提升海洋地震的监测能力。

3.大地震危险性与灾害风险防范关键技术

研发基于复杂震源过程的大震危险性分析技术及考虑复杂场地结构与断层相互影响的强地面运动模拟技术,发展新一代多尺度地震动参数区划技术,形成地震危险性分析与地震动参数区划新技术及技术规程,支撑新一代全国地震区划图的编制。发展特大城市和城市群地震巨灾风险评估技术,研发城市、重大基础设施、产业链地震灾害模拟计算、定量化风险动态评估与灾害情景构建技术,为地震灾害风险调查和防范奠定基础。发展重大工程时变动力参数和结构损伤评估技术、跨断层大型生命线工程地震破坏机理、风险评估与抗震韧性提升技术,研发基于多源大数据的城市关键基础设施灾害响应模拟技术、风险防控关键技术以及弹性恢复技术,为提升城市、重大工程和基础设施抗御地震灾害的能力提供支撑。

4.大地震预警及应急处置关键技术

研发新型地震预警传感器和智能组网技术及多种监测信息综合预警方法,发展复杂震源模型多元信息预警技术,进一步提升预警系统的可靠性与运行效率。发展大地震风险源实时预警和信息自动处置技术和装备研制,研发工程结构地震风险实时监测、破坏识别的自恢复处置技术,构建新一代智能化地震处置设备实用化技术指标体系,提升城市与城市群、基础设施和工程结构应急处置能力。研发服务于大城市震前应急准备的预评估模型和达标率判断技术,研发社会信息源多尺度灾情融合和综合研判技术,建立次生灾害链快速评估技术及基于大数据与人工智能的智慧决策技术,为大地震应急救援提供有效支撑。

(二)国家深地计划之地震深部环境探测

地球深部探测重大科技专项是面向国家需求的地球探测计划,旨在解决资源、环境、灾害等问题,并引领地球科学发展。其中地震深部环境探测计划旨在查明中国大陆地震重点危险区地下精细结构,剖析地震孕育发生环境和物理过程,丰富和发展大陆强震理论,深化对地震孕育发生规律的认识,提升国际前沿地震科学研究服务能力。“十四五”期间将主要依托“中国数字地震台网”等观测资料,推动地球深部探测重大科技项目的实施。主要任务是:以中国东部、天山地震带等重大战略和地震危险区为重点研究区,发展多尺度地震成像技术和多地球物理资料联合反演技术,建立地震带精细构造模型,深化地震发生机理认识;完善地震波信号发射网络,发展各类地震信号和信息处理的新理论和新技术,开发相关实用化系统,提升地震发生规律认知水平。

1.华北东北壳幔结构探测

基于华北、东北、新疆地区大型流动地震台阵探测和主动源地震探测,获取高质量的地震观测数据,形成高质量三分量地震波形基础数据库和共享平台;发展基于宽频带地震台阵探测的高分辨率地震成像技术和多地球物理资料联合反演技术,基于地震、重力、大地电磁、地热等多种地球物理资料,系统揭示区域地壳—上地幔三维结构、主要间断面起伏形态和各向异性分布状态,揭示强震孕育深部构造特征,深化中国大陆尺度地球深部圈层耦合关系、欧亚板块与周边板块相互作用的灾害、资源环境响应等深部动力学过程及板内地震机制等地球科学前沿问题的研究。

2.地震波信号发射网络建设

在中国大陆建设人工地震信号发射台网,利用大容量固定气枪信号发射台、便携流动信号发射台和流动可控震源组成的重点突出、覆盖全面的地震波信号发射网络,结合高质量、密集台站形成地震观测网络,实现重点区域介质变化的高精度监测和断层结构的精细探测,研究地震孕育引起的地下介质变化规律。开展城市群及周边的浅部结构研究,实现基于绿色主动震源的浅部结构探测,支撑城市群潜在地震灾害的科学评估。通过发展震源激发、信号提取和结构成像等新方法,建立相应的软硬件技术系统,为地震物理过程监测和震灾风险性分析提供科技支撑,通过技术积淀和学科交叉为地震学的发展提供新的增长点。

(三)华北强震机理与风险防范科学研究计划

针对华北地区大城市众多、人口密集和高新产业及国家重大基础设施集中的现状,分析华北强震构造形成演化机制、刻画孕震环境、评估地震危险性,突破区域孕震环境复杂、沉积层深厚、场地特征差异显著的限制,开展综合三维地学建模,建立强地震动时空分布场构建方法,开展城市群大震巨灾情景构建,系统研究华北地区强震孕育发生机理、大震巨灾风险与城市及城市群抗震韧性问题。

1.后克拉通破坏时期华北地区的构造演化

深入研究后克拉通破坏时期华北地区的构造演化过程,包括克拉通破坏时期构造成因盆地与后克拉通破坏时期沉积盆地之间的继承关系、拉张伸展和挤压走滑交替转换过程与动力机制、华北平原南北两个块体差异变形的演进过程与成因机制;全面深入探查和研究华北地区地震活动构造背景,探明华北平原巨厚沉积隐藏的强震活动历史,刻画强震活动时空图像,识别华北地区大震震源断层。

2.华北地区现今动力过程与强震孕育发生机理

探测华北克拉通岩石圈精细结构、地幔属性和深部圈层间的相互作用过程,获取重要断层带和孕震区高分辨率地下结构,深入认识大尺度孕震环境和小尺度孕震构造,探索华北地表、中下地壳、岩石圈和软流圈等各圈层的介质性质、构造耦合关系及其对强震发生的控制作用,构建华北地区区域动力学模型和三维断层公共模型,研究主要断层活动习性,分析现今构造变形与应力场演化,评价华北地区地震危险性,并推动强震预测和危险性评价从概率模型向物理模型发展。

3.华北地区强震成灾效应与风险防范技术

基于对地震发生和致灾过程的科学认识,开展地震灾害情景构建。发展考虑大地震震源过程、地震动形成和传播过程、场地及地形对地震动的影响、地表破坏等因素的宽频带强地面运动场模拟技术,研究建筑结构和重大基础设施的地震动响应及灾害损失分析模型,发展基于物理模型和数据驱动的地震灾害情景多尺度模拟和动态展示技术,模拟地震灾害和次生灾害的发生演化过程,分析地震灾害可能对社会、经济运行造成的影响,为提升城市韧性、减轻大震巨灾风险提供科技支撑。

(四)中国地震科学实验场建设

中国地震科学实验场建在川滇地区,是实施《国家地震科技创新工程》的主阵地,以深化地震孕育发生机理的科学认识、提升地震灾害风险抗御能力为目标,建设集野外观测、数值模拟、科学验证及科技成果转化应用为一体,具有中国特色、世界一流的地震科学实验场。中国地震科学实验场科学目标是揭示大陆型强震孕震体介质结构和空间分布特征,探索孕震过程与应力应变的关系;识别地震前兆时空演化特征,揭示地震成核过程物理化学机制;把握工程结构动力响应和失稳破坏特征,阐释地震致灾机理;破解灾害链孕灾致灾机制,发展监测预警技术;揭示诱发/触发地震发震机制,探索其可控性。

(五)国家地震科技创新平台建设

建强地震动力学国家重点实验室、地震行业部门重点实验室、加强国家野外科学观测研究站和地震科学数据中心建设,建设地震工程综合模拟与城乡韧性抗震基地,推动地震科学领域工程研究中心建设,形成国际地震科学研究、合作交流、人才集聚的创新高地,推进地震科技关键科学问题和核心技术问题的突破,引领和支撑防震减灾事业。

1.强化地震科学实验室建设

重组地震动力学国家重点实验室。国家重点实验室是国家科技创新的战略力量。按照科技部关于国家重点实验室重组的部署,在优化整合现有科研力量的基础上,汇聚地震系统及相关高等院校优势科技团队,共建地震动力学国家重点实验室,进一步提升实验室研究队伍的实力和水平,拓展实验室研究方向,强化实验室基础设施建设,完善实验室运行机制,充分发挥国家重点实验室在地震科技创新、优秀人才培养、国内外合作交流中的带头作用。重组后的实验室将面向国家防震减灾需求和地震科技前沿,以地震动力学与强震预测为主题,通过研究构造变形与地震活动的关系,揭示大陆强震发生的机理和动力学过程,发展地震物理预测的理论和方法;通过研究不同类型大地震成灾机理,发展定量化风险评估与灾害情景构建技术;通过研究地震破裂运动学和动力学过程,发展复杂震源模型预警技术,为地震灾害快速评估和预警处置提供支撑。

加强部门重点实验室建设。地震行业重点实验室是地震科技创新体系的重要平台,在学科和领域创新中发挥着带头作用。建强中国地震局地震工程与工程振动实验室、震源物理实验室、黄土地震工程实验室、地震大地测量实验室、地壳动力学实验室、地震监测与减灾技术实验室、地震与火山灾害实验室、地震预测实验室、地震工程综合模拟与城乡抗震韧性实验室、建筑物破坏机理与防御实验室等重点实验室,建设光纤测震实验室。面向国家需求和地震科技前沿,进一步明确实验室的科技主攻方向,提升研究队伍的实力,改善实验室科研条件,充分发挥实验室在地震科技创新和基础条件平台建设中的核心作用。推进与行业外科研院所、高校合建地震科技重点实验室。

2.加强国家野外科学观测研究站建设

国家野外科学观测研究站是国家研究试验基地的有机组成部分,也是国家科技基础条件平台建设和科技创新体系的重要内容。地震科技领域目前已拥有北京白家疃地球科学,安徽蒙城地球物理、吉林长白山火山、湖北武汉引力与固体潮、甘肃兰州地球物理、山西太原大陆裂谷动力学、西藏拉萨地球物理、上海佘山地球物理、新疆帕米尔陆内俯冲、河北红山地球物理等10个国家野外科学观测研究站,是中国地震科学实验场的有效补充。按照国家野外科学观测研究站的科学定位,统筹规划野外站的发展方向,加强野外站研究队伍和观测研究条件建设,面向地震科技前沿问题和国家重大需求,开展长期稳定连续观测、试验研究、标准编制和科技示范,协同推进相关国家重大科技任务实施,发挥其在人才培养、科研成果推广、开放共享与服务、知识传播与科学普及等方面的引领示范作用。同时加强中国地震局所属野外科学观测研究站的建设,积极创造条件,推动更多台站进入国家野外科学观测研究站行列。

3.建设“一带一路”国际地震科学数据中心

建强国家地震科学数据中心,依托中国地震科学实验场等项目建设数据中心,共同形成“一带一路”国际地震科学数据中心,提高地震科学数据全球服务共享能力。加强地震科学数据收集能力,升级基础设施支撑平台,持续开展对现有和新增固定和流动台(阵)的观测数据收集和长期保存;强化对地震科学产品的分类整理整合,提升国家各级科技项目汇交的科学数据承接和整合;推动科技期刊论文数据产品的收集和保存;开展对历史大地震调查、科考和历史资料等数据的整理等。强化地震数据整合与应用能力,完善数据、信息、科普和专业等产品标准、加工流程、交换格式和质量控制标准化;建立大数据应用数据支撑和分析平台,开发特色地震数据产品集,支撑AI模型、数据挖掘、知识发现等应用;逐步建立“虚拟数据实验室”,发展基于地震大数据的产、学、研应用模式,为重大科技项目提供地震数据、计算和应用一体化应用场景支撑。提升地震数据服务能力和影响力,建立并完善数据产品清单,完善清单更新机制;研发并完善定制或个性化数据与信息服务软件(工具)。构建服务于地震跨学科(领域)、长时间尺度、多区域数据对比与交叉的信息产品自动加工系统。深化国际、国内地震数据交换和共享,提升中心在国际地震领域科学数据共享服务的影响力。

五、保障措施

(一)加强组织领导协调

加强对地震科技规划实施工作的组织领导,强化规划政策引导。深化部门和行业,科研机构、高等院校、学术团体、地方和企业间的合作,着重发挥国家战略科技力量的作用,形成推动地震科技创新合力。加强对重大科技计划和科研项目的领导和指导,开展规划实施动态监测评估,健全完善规划实施工作机制。

(二)完善地震科技体制机制

扩大科研相关自主权,健全现代科研院所制度。完善科技人才培养、使用、评价、服务、支持、激励等体制机制,激发科技创新活力。协调各方资源,建立和健全经费和资源投入保障机制。加大各类地震监测和研究设施、各类数据资源的共享,完善地震科技创新平台共建共用协作机制。加大科技成果转化应用力度,坚持质量、绩效、贡献为核心的评价导向,健全科技成果分类评价体系。弘扬科学家精神,优化科技创新环境。

(三)强化人才队伍建设

依托国家人才计划,实施地震人才工程,营造良好地科研环境,持续提升地震科技队伍的整体实力。大力培养地震科技战略科学家,引进和培养在国内外学术界有重要影响的科技领军人才和有较强竞争力的青年科技人才,建设若干个具有国际影响力的地震科技创新团队,形成一支具有良好科学素养的支撑防震减灾任务的科技人才队伍。持续强化后备人才培养,支持研究院所和高等院校联合培养地震科技相关专业的研究生。

(四)深化国际合作交流

推进地震科技各领域全面融入国际科技创新网络,持续提升我国地震科技的国际影响力。实施“一带一路”地震减灾计划,以中国地震科学实验场、国家重点实验室等为核心搭建国际合作平台,主动谋划以中国为主场开展地震科学热点问题研究,积极参与和引领国际地震科学计划。加快培养国际化高层次人才,显著提升在国际学术组织中的参与度和话语权。鼓励研究机构与国际知名研究机构深化合作交流,营造良好国际合作环境。

(五)加强地震科学普及

发挥科研院所、高校、社会团体等科普源头创新作用,支持鼓励优秀科学家和科技工作者参与科普工作,丰富科普创作与产出。加强国家重点科研项目和重大科学工程实施与地震科普的有机融合,强化科技成果的科普转化。完善科研机构、重点实验室、野外观测站的科普基地建设和开放日制度,加大向社会公众开放力度。创新科普载体和传播机制,弘扬科学精神、传播科学思想、倡导科学方法,提升全民防震减灾科学素质。

相关文档:解读:《国家地震科技发展规划(2021-2035年)》