问题:我国是海洋大国,近海产业与沿海人口密集,海上风电、油气开发、港口航运等活动持续增长,海域地震与地质灾害风险管理需求随之上升。
长期以来,地震监测与相关地球物理场观测以陆域台网为主,海域尤其是海底环境观测条件复杂、维护成本高、数据获取难度大,导致海洋地震重点区的基础观测能力相对薄弱。
要提升海洋地震监测预警与科学研究水平,亟需建立稳定可靠的海底综合观测设施,形成可持续的连续数据来源。
原因:海底电磁场观测涉及弱信号捕捉与复杂环境干扰抑制,技术门槛高。
一方面,海底电磁信号本身微弱,且易受海水导电性、海况变化、工程设施电磁噪声等因素影响,准确识别有效信息需要更高灵敏度的传感器与更完善的抗干扰设计。
另一方面,海水高盐高腐蚀、压力变化显著,对防水密封材料、连接器件可靠性、整机耐久性提出严苛要求;设备在海底长期运行还面临供电、数据传输、维护回收等工程难题。
此外,多种传感器集成后,电磁兼容与系统稳定性成为关键,任何部件的电磁串扰都可能影响观测精度。
正因如此,海底综合电磁监测体系建设需要跨学科、跨单位协同推进。
影响:此次建成的海底综合地震电磁监测台站部署在三峡江苏大丰海上风电场海域,由江苏省地震局牵头,联合多家单位完成传感器研发、观测仪器制造、软件开发及海上作业等环节,经过两年集中攻关,突破海底微弱电磁场观测、强腐蚀环境防水器件研制以及整机电磁兼容等关键技术,具备海底连续、实时、长期、高精度电磁场观测能力。
台站运行期间已获取质量优良的海洋电磁连续观测数据,这类高质量、长时间序列数据可用于刻画重点海域地下介质电性结构,辅助识别构造活动特征,为海洋地震孕震机理、地质结构演化等研究提供更坚实的观测基础。
对沿海地区而言,这一能力提升有助于完善海陆一体化监测布局,增强对海域地震相关现象的综合识别与研判水平。
对策:从体系建设角度看,海底综合监测台站的落地不仅是单点突破,更为后续规模化布设提供了工程范式。
下一步应围绕“可复制、可扩展、可维护”推进能力建设:其一,完善海域观测站点布局,与陆域台网、海面观测、卫星遥感等形成互补,逐步构建海陆联动的综合观测体系;其二,建立数据质量控制与共享应用机制,推动电磁观测与地震、形变、重力、海洋环境等多源数据的联合分析,提高异常识别与机制研究的可靠性;其三,强化关键部件国产化与标准化,提升耐腐蚀、防水密封、长寿命供电与传输等核心能力,降低长期运行维护成本;其四,面向海上风电等海域工程密集区,探索观测设施与海洋工程运维协同,形成更稳定的运行保障链条。
前景:随着海洋强国建设与海洋经济发展加快,海域地震与地质灾害风险防控的重要性将进一步凸显。
海底电磁观测作为地球物理综合监测的重要组成,与海底地震观测、海底地形地貌与地质结构调查相结合,有望在认识海域构造活动规律、评估近海地震危险性、服务重大海洋工程安全等方面释放更大效能。
可以预期,依托此次台站建设经验,我国地球物理场监测台网向深远海拓展的步伐将加快,海域连续观测数据的积累将为科学研究和风险治理提供更坚实的“底座”。
从陆地走向海洋,从跟跑到领跑,这座深海科学"前哨站"的建成,不仅彰显了我国在地球物理观测领域的创新能力,更体现了防范重大自然灾害的未雨绸缪。
随着海洋强国建设的深入推进,此类基础性、战略性科技设施将持续释放观测红利,为认识地球系统、守护蓝色家园提供中国方案。
在全球气候变化加剧的今天,对海洋地震活动的精准把脉,或将重新定义人类与海洋的相处之道。