鄭　重

(中國地震局地球物理研究所， 北京100081)

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中國全球地震臺網(wǎng)建設(shè)預(yù)研

國際數(shù)據(jù)中心(IDC)*

鄭重※

(中國地震局地球物理研究所， 北京100081)

應(yīng)中國全球地震臺網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目的需求， 對國際數(shù)據(jù)中心(IDC)進(jìn)行了調(diào)研。 研究表明， IDC 能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動定位、 數(shù)據(jù)歸檔， 另外該中心可以對外發(fā)布信息， 對成員國進(jìn)行數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)共享服務(wù)。

IDC； 中國全球地震臺網(wǎng)； 數(shù)據(jù)管理； 數(shù)據(jù)歸檔； 數(shù)據(jù)服務(wù)

引言

中國全球地震臺網(wǎng)建設(shè)預(yù)研項(xiàng)目主要對全球各大臺網(wǎng)的分布、 組網(wǎng)方式、 通訊系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)中心、 監(jiān)測能力等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研。 為我國全球地震臺網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目提供重要的參考信息以及建設(shè)依據(jù)。 這里對全面禁止核試驗(yàn)條約組織(Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization, CTBTO)的國際數(shù)據(jù)中心(International Data Center, IDC)進(jìn)行調(diào)研。 IDC下屬的臺陣臺站給地震學(xué)帶來了重要的影響， 推動了地震學(xué)的發(fā)展[1-8]。

1　國際數(shù)據(jù)中心的歷史

數(shù)據(jù)是禁止核試驗(yàn)條約(CTBT)核查的核心。 IDC的分析報(bào)告提供給成員國的信息需要建立這樣的共識， 即一個(gè)疑惑的事件是否發(fā)生， 并且此事件是否是核爆炸。 IDC是CTBT核查機(jī)制最主要的部門， 它收集、 處理并分析了來自國際監(jiān)測系統(tǒng)(International Monitoring System, IMS)337個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)向成員國提供事件列表、 公報(bào)和報(bào)告， 以呈現(xiàn)分析結(jié)果。 基于這些信息， 成員國可以判斷可疑事件。 IDC還在計(jì)算機(jī)中心存儲所有數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)公報(bào)。

1.1在IDC的條約談判

20世紀(jì)90年代初日內(nèi)瓦裁軍會議在討論IDC功能的過程中， 達(dá)成一致， 即IMS監(jiān)測數(shù)據(jù)需要地震學(xué)家進(jìn)行處理和分析。 如果數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析指出一個(gè)可能的違反條約事件， 那么成員國有責(zé)任要求進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查， 這個(gè)特權(quán)被成員國保留下來。 因此， 條約同意IDC向成員國提供監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)公報(bào)， 成員國將有能力對可疑事件進(jìn)行判斷。 而且， IDC將沒有義務(wù)對可疑事件進(jìn)行性質(zhì)的最終判定， 而成員國保留了這項(xiàng)特權(quán)。

科學(xué)家進(jìn)行了連續(xù)的3次試驗(yàn)， 用來檢驗(yàn)核試驗(yàn)判別的監(jiān)測技術(shù)和分析方法。 他們在美國的佛尼吉亞州的阿林頓國家公墓建立了一個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心PIDC。

1.2IDC原型

在CTBT被采用之前， IDC最初的雛形就已經(jīng)存在了。 在日內(nèi)瓦進(jìn)行的裁軍會議上，成立了一個(gè)國際專家組，即科學(xué)專家組(GSE)，他們自1976年后負(fù)責(zé)判斷禁核試驗(yàn)條約的履行，研究監(jiān)測技術(shù)和分析方法。

GSE執(zhí)行了3次試驗(yàn)。 第一次科學(xué)專家組的技術(shù)試驗(yàn)GSETT-1在1984年進(jìn)行， 是在所有參加者之間的參數(shù)交換。 第二次是在1991年進(jìn)行的GSETT-2試驗(yàn)， 挑選的波形數(shù)據(jù)被收集在4個(gè)全球分布的數(shù)據(jù)中心并互相交換， 這4個(gè)中心分別在澳大利亞、 俄羅斯聯(lián)邦、 瑞典和美國。

1995年1月1日， 第三次試驗(yàn)GSETT-3開始了， 主要為核查系統(tǒng)尋找新的技術(shù)， 一個(gè)試驗(yàn)的國際地震監(jiān)測系統(tǒng)建立起來， 并由一個(gè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)中心與之互補(bǔ)， 即國際數(shù)據(jù)中心原型(PIDC)。 在這個(gè)試驗(yàn)的過程中， 位于美國佛尼吉亞州阿林頓國家公墓的PIDC開發(fā)了處理地震和水聲數(shù)據(jù)的最初軟件， 結(jié)果包括地震公報(bào)， 含有詳細(xì)的檢測并定位的地震列表。

IDC于1997年在維也納建立， 并于1999年向成員國發(fā)送處理與分析公報(bào)。

1.3傳遞到維也納

在1996年條約被采用、 全面禁止核試驗(yàn)條約籌備委員會建立之后， 數(shù)據(jù)中心的職能部門移到奧地利的維也納。 新建立的國際數(shù)據(jù)中心于1997年開始傳送數(shù)據(jù)和軟件的處理結(jié)果， 在過渡階段， 兩個(gè)數(shù)據(jù)中心并行工作。 1998年， IDC產(chǎn)出了它的第一個(gè)數(shù)據(jù)產(chǎn)品； 一年后， 即1999年， 首個(gè)經(jīng)過處理和分析的產(chǎn)品送到成員國手中。

2000年2月， 成員國確定IDC目前可以開始進(jìn)行常規(guī)的數(shù)據(jù)分析與產(chǎn)品發(fā)布。 PIDC建立CTBTO IDC的職責(zé)也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)， 經(jīng)過5年多的時(shí)間， GSETT-3勝利結(jié)束。

2　IDC概述

IDC可以從IMS設(shè)備接收、 收集、 自動處理、 交互分析、 報(bào)告并備份數(shù)據(jù)； 向成員國提供技術(shù)支持， 并不斷地升級它的技術(shù)能力； 提供標(biāo)準(zhǔn)的IDC產(chǎn)品(http:∥www.ctbto.org/)。 地震數(shù)據(jù)到達(dá)IDC后首先進(jìn)行臺站處理， 即自動檢測與特征抽取， 而后進(jìn)行臺網(wǎng)處理， 也就是自動事件處理與定位， 最后進(jìn)行交互分析。 IDC產(chǎn)品有REB(Reviewed Event Bulletin)、 SEL(Standard Event List)和SSEB(Standard Screened Event Bulletin)。 目前每天都產(chǎn)生REB， 平均每天記錄大約100個(gè)地震事件(圖1)。

數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過訂閱、 Autodram或者特定網(wǎng)站獲取。 數(shù)據(jù)主要樣式如表1所示。 數(shù)據(jù)產(chǎn)品列表如表2所示。

表1　IMS數(shù)據(jù)(SHI， 波形數(shù)據(jù))

表2　IDC數(shù)據(jù)產(chǎn)品

3　IDC 軟件

IDC提供成員國臺陣自動數(shù)據(jù)處理軟件， 并定期升級(圖2)。 自動數(shù)據(jù)處理軟件能夠?qū)崿F(xiàn)自動檢測、 定位地震事件， 并且對地震數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字信號處理等必要的分析功能。 比如IDC提供的GEOTOOL軟件， 可以對臺陣數(shù)據(jù)進(jìn)行F-k分析、 頻譜分析和相關(guān)性分析等。

4　波形的數(shù)據(jù)處理與分析

每天， 數(shù)以億計(jì)的波形數(shù)據(jù)從IMS到達(dá)維也納的國際數(shù)據(jù)中心。 沒有經(jīng)過處理的這部分信息對于許多國家是沒有用的， 需要盡快地解決這些緊迫的問題。 波形數(shù)據(jù)來源于地震監(jiān)測和穿過大地、 海洋和大氣層的聲波， 它們的分析解決了很重要的問題。

4個(gè)監(jiān)測技術(shù)中有3個(gè)屬于波形技術(shù)， 包括地震、 水聲、 次聲技術(shù)， 它們被用來監(jiān)測和記錄某個(gè)地震所產(chǎn)生和傳播的能量的運(yùn)動。 當(dāng)?shù)卣鸩ɑ蚵暡ù┻^大地、 海洋和大氣層時(shí)， 用這3種技術(shù)記錄的監(jiān)測數(shù)據(jù)成為波形數(shù)據(jù)。通常來說， 波形數(shù)據(jù)以軌跡的形式顯示在電腦屏幕上，X軸表示時(shí)間，Y軸代表正在被監(jiān)測的介質(zhì)的運(yùn)動， 也就是陸地、 空氣和水。

4.1臺站處理

一旦數(shù)據(jù)被儲存在IDC中， 要在每個(gè)單臺進(jìn)行單獨(dú)的分析， 以便發(fā)現(xiàn)源自地震或者聲音干擾的信號， 這個(gè)過程叫做臺站處理， 是完全自動化的。 一旦監(jiān)測到干擾， 相關(guān)信號的特征會被判斷出來， 并記錄在龐大的數(shù)據(jù)庫中。 這些特征包括時(shí)間、 大小以及方位角， 也就是信號到達(dá)臺站的方向。分析和處理地震數(shù)據(jù)的一個(gè)重要組成部分是確定每個(gè)參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性。在IDC中儲存之后， 數(shù)據(jù)從每個(gè)單獨(dú)的監(jiān)測臺站用自動處理獨(dú)立地分析發(fā)現(xiàn)相關(guān)的信號。

有幾種不同的自動處理方法分別應(yīng)用于地震、 次聲和水底傳播的數(shù)據(jù)。 無論是什么方法， 都有同一個(gè)原則——為了監(jiān)測可能來源于干擾或者有可能違反條約的所有信號。

4.2網(wǎng)絡(luò)處理

由于記錄地震事件的不只是一個(gè)IMS監(jiān)測臺站， 因此， 下一步就是挑出源自同一事件的不同臺站記錄到的信號， 這個(gè)非常復(fù)雜的任務(wù)階段稱為網(wǎng)絡(luò)處理。 在這期間， 有很多事件， 典型的超過100多個(gè)地震。

在網(wǎng)絡(luò)處理過程中， 對來自同一事件但是不同臺站的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)估定位， 檢查一切可用的數(shù)據(jù)， 把他們結(jié)合在一個(gè)事件中， 一個(gè)更加清晰的實(shí)際發(fā)生事件的波形圖開始呈現(xiàn)出來。 目前， 預(yù)估定位可以挖掘一個(gè)潛在的事件。 一個(gè)事件進(jìn)行一次出色的預(yù)估定位對于測量這個(gè)事件的大小是很重要的， 因?yàn)樾盘柕拇笮⊥ǔｋS著與事件的距離而變化。

4.2.1標(biāo)準(zhǔn)事件列表

(1) SEL1。 這個(gè)自動處理過程把積累的事件列表顯示出來， 使成員國能夠使用。 這些列表的第一個(gè)表——標(biāo)準(zhǔn)事件列表1(SEL1)， 包括在主要地震臺站和聲吶站記錄的事件。 次聲數(shù)據(jù)還不可用于這個(gè)程序， 因?yàn)樾盘柾ㄟ^大氣層的傳播更慢， 在記錄過程中會產(chǎn)生額外的延時(shí)。

(2) SEL2。 有SEL1作為基礎(chǔ)， 需要來自輔助地震臺站的數(shù)據(jù)來改善已經(jīng)在表中列出事件的位置。 這個(gè)需求會自動發(fā)送到選出的輔助地震臺站， 有了這個(gè)輔助臺站的數(shù)據(jù)和剛接收到的次聲數(shù)據(jù)， 就產(chǎn)生了更全面、 更高質(zhì)量的事件列表， 也就是標(biāo)準(zhǔn)事件列表2(SEL2)。

(3) SEL3。 自動處理程序引出3個(gè)連續(xù)的事件表， 即標(biāo)準(zhǔn)事件列表1、 2和3。 每一個(gè)都包括了在觀測的額外的信息。最后一個(gè)事件列表就是標(biāo)準(zhǔn)事件列表3(SEL3， 如圖3a所示)， 包含了從遲來的記錄信號數(shù)據(jù)中的附加信息結(jié)果。 SEL3是IDC發(fā)行的最精確的自動化事件列表。 這個(gè)程序是完全自動化的， 由特殊的電腦程序設(shè)計(jì)執(zhí)行， 直到現(xiàn)在， 在數(shù)據(jù)程序中也沒有發(fā)生過人為干涉情況。

4.2.2交互分析和復(fù)查事件公告(REB)

盡管這個(gè)自動處理程序十分復(fù)雜， 分析員仍需要重新檢查結(jié)果， 以確保給成員國提供可靠的信息。

從原始數(shù)據(jù)波形中用自動處理編譯標(biāo)準(zhǔn)事件列表十分困難。 但這仍然是必需要做的， 因?yàn)闉榱颂峁┙o成員國可靠全面的信息， 分析員要復(fù)查自動處理程序的結(jié)果。 有時(shí)候， 信號與錯誤的事件相關(guān)聯(lián)， 偶爾被列出來的事件不是真實(shí)的， 甚至有的時(shí)候事件有缺失， 因此， 在IDC工作的分析員要復(fù)查SEL3中列出的每一個(gè)事件。 在2010年， 每天平均有161個(gè)事件， 分析員反復(fù)檢查SEL3中列出的每一個(gè)信號事件。 在2007年， 平均每天有126個(gè)事件， 分析員的工作就是舍棄不真實(shí)的事件， 增加那些還沒有與事件相關(guān)聯(lián)的信號， 并且修改和完善那些真實(shí)事件的預(yù)估定位(圖4)。 另外，分析員也必須要分清以下情況， 自動處理來自兩個(gè)同時(shí)事件的相關(guān)信號(所謂的混合事件)或者來自一個(gè)事件的信號被解讀為兩個(gè)事件(所謂的分裂事件)。 他們也仔細(xì)查看可能已經(jīng)完全丟失的事件數(shù)據(jù)。

圖1　IDC 數(shù)據(jù)處理流程與數(shù)據(jù)產(chǎn)品

圖2　成員國可從IDC獲取的軟件

分析員在全部分析過程中扮演著至關(guān)重要的角色。 篩選所有自動生成的事件列表的分析員擔(dān)負(fù)著重要責(zé)任。

圖3地震列表: (a) SEL3; (b) REB

圖4　波形交互分析

交互分析之后， 事件的數(shù)目大約減少一半。 確認(rèn)和修正的事件被列在復(fù)查事件公告(REB， 如圖3b所示)中。 相互評論的結(jié)果是REB比先前的事件列表質(zhì)量更高。 從2000年2月到2009年10月， REB共記錄了245981個(gè)事件(圖5)。

4.3波形事件的性質(zhì)判斷

這個(gè)過程的目的是鑒定在REB中的事件是否是自然發(fā)生的。 在這個(gè)過程中有幾個(gè)應(yīng)用準(zhǔn)則， 為區(qū)別他們是天然地震還是人為事件提供參考。大多數(shù)列入REB中的事件是地震事件， 對于多種多樣的地震波的價(jià)值衡量是特別有趣的。 有很多不同種類的地震波： 穿過地球內(nèi)部的體波和在地表經(jīng)過的面波。

事件的自動篩選引發(fā)了對天然地震和人為事件的判斷識別。 條約中列出了這個(gè)篩選程序的準(zhǔn)則。每個(gè)類型的地震事件用一種不同的、 可辨認(rèn)的模式創(chuàng)造出這些地震波。 這些模式可以提供事件性質(zhì)的信息， 無論它是天然的還是人為的地震。

4.3.1地震數(shù)據(jù)

例如， 事件發(fā)生在鄰近監(jiān)測臺站的地方， 檢測出來兩類體波： P波和S波。 一次地震通常會產(chǎn)生一個(gè)小的P波和大的S波。 爆炸的比例通常與之相反， P波遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于S波。 同樣地， 這些波到達(dá)的速度也是不同的， P波的傳播速度大于S波， 很容易區(qū)分它們各自的震動圖。 對比2006年朝鮮核爆炸的震動圖和2002年在同一地區(qū)的地震波形圖， 提供了一個(gè)很好的研究案例。 在朝鮮地震臺站記錄的爆炸震動圖(圖6， 紅色波形圖)中顯示出很強(qiáng)的P波， 隨后是十分弱的S波。 與之相反的， 地震產(chǎn)生了較小的P波和較大的S波(圖6， 藍(lán)色波形圖)。地震與爆炸產(chǎn)生的地震波顯示出明顯的特征， 這個(gè)觀察有助于辨認(rèn)事件的性質(zhì)是天然的還是人為的。

圖5從2000年2月到2009年10月， REB共記錄到245981個(gè)事件

圖6地震記錄資料顯示的2006年朝鮮的核爆和2002年在附近發(fā)生的地震

另外一個(gè)非常重要的判斷標(biāo)準(zhǔn)是體波與面波的震級比。 震中距超過2000 km的遠(yuǎn)震事件以體波震級的計(jì)算為基礎(chǔ)。 在體波與面波震級比之間相對較大的是人為事件， 例如爆炸的體波與面波震級比天然事件大。

與事件有關(guān)的深度信息也作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)去分辨自然地震和人為爆炸。 由于技術(shù)限制， 人類還不能在大深度引爆一次爆炸， 因此， 大深度明確地否定了人為事件。

4.3.2水聲數(shù)據(jù)

一些事件可能與水聲的數(shù)據(jù)有聯(lián)系。 檢查水聲波的特別屬性可以幫助判斷事件是天然發(fā)生的還是人為的。

在海洋中的聲波是3類信號中的一類，包括： H相位， T相位, 還有N相位。 H相位信號是由人為設(shè)備或者是水下火山噴發(fā)的水中爆炸產(chǎn)生的； 當(dāng)遠(yuǎn)震引起的海床震動把聲波傳到水中便形成了T相位。 N相位是噪聲信號， 有很廣泛的來源， 例如冰山產(chǎn)生的噪音、 氣槍的調(diào)查以及鯨魚的歌聲。

隨著進(jìn)一步對它們頻率的分析， 在事件判別過程中， 關(guān)聯(lián)T相位有助于排除水中的爆炸事件， 因?yàn)檫@些波形被認(rèn)為是只有在地下活動中才能產(chǎn)生。

如果判別結(jié)果表示事件是天然的， 它就會被挑選出來。 只有確定是人為產(chǎn)生的， 或者篩選的時(shí)候沒有清楚答案的事件， 會以潛在的可疑事件保存并列在SSEB中。

4.4IDC服務(wù)和技術(shù)支持

IDC的主要服務(wù)是向成員國分享IMS數(shù)據(jù)以及IDC產(chǎn)品。 IDC向成員國提供賬戶和獲取數(shù)據(jù)的方法， 以及特殊數(shù)據(jù)請求有關(guān)規(guī)定， 并提供執(zhí)行情況報(bào)告。 IDC向成員國提供的技術(shù)支持主要針對成員國的能力建設(shè)， 包括對成員國技術(shù)人員的培訓(xùn)、 場地專家的幫助、 專用設(shè)備的支持等。

支持成員國的主要形式有： 區(qū)域 NDC發(fā)展的專題研討會； 區(qū)域性的高級培訓(xùn)； 臺站操作員培訓(xùn)； IDC 分析員培訓(xùn)課程和知識交流； 以及其他活動如設(shè)備支持、 場地技術(shù)支持等。

4.5數(shù)據(jù)處理與分析的時(shí)間軸

在尋找明確的可疑事件時(shí)， 它的發(fā)生到檢查與分析過程中流逝這段時(shí)間是很重要的， 條約沒有對分析處理過程以及結(jié)果公告進(jìn)行時(shí)間限制。 在條約生效之后， 這些細(xì)節(jié)都被收到與IDC運(yùn)作相關(guān)的文檔以及涉及到的時(shí)間軸中。在上述解釋中， 波形數(shù)據(jù)自動處理的結(jié)果， 也就是所謂的水聲與次聲數(shù)據(jù)， 在SEL中列出連續(xù)事件列表。 這些事件表所設(shè)想的時(shí)間線是在事件發(fā)生一個(gè)小時(shí)后能生成SEL1， 4個(gè)小時(shí)后生成SEL2， 6個(gè)小時(shí)后生成SEL3。

在SEL3中列出的事件互動評論會在隨后的兩天之后完成， 出來結(jié)果的事件將被列在REB中。 自動處理程序判別出在REB的天然事件差不多需要一個(gè)小時(shí)， 結(jié)果也會被發(fā)布到SSEB中。

隨著CTBT的生效， 所有可疑事件的相關(guān)信息在事件發(fā)生的兩天后可以被成員國使用(圖7)。 因此， 在可疑事件發(fā)生的兩天后， 成員國可以安排處理綜合信息， 包括處理和分析基于IMS波形網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)結(jié)果。

對于條約還沒有生效的成員國， 監(jiān)測、 處理以及分析的數(shù)據(jù)不會根據(jù)設(shè)想的時(shí)間期限開始進(jìn)行。 目前， SEL1、 SEL2、 SEL3分別可以在事件發(fā)生的2小時(shí)、 6小時(shí)以及12小時(shí)后各自傳輸。 數(shù)據(jù)波形的交互評論和最初的自動分析大概占用10天， 接下來的自動處理判別事件性質(zhì)的程序?qū)⒃趲讉€(gè)小時(shí)后完成。

圖7　在條約生效之后， 時(shí)間互動評論需要兩天

在2006年10月朝鮮宣布核試驗(yàn)之后， CTBTO僅兩天就能提供給成員國相關(guān)的波形處理與分析結(jié)果。 CTBTO努力發(fā)展自動處理程序和交互分析程序， 以便可以滿足條約的需求。 在2006年10月朝鮮發(fā)布進(jìn)行核試驗(yàn)的公告后， IDC按照條約中預(yù)想的時(shí)間期限， 在事件剛發(fā)生的兩天后就發(fā)布了REB。

4.6數(shù)據(jù)分布以及對成員國的數(shù)據(jù)公告

監(jiān)測數(shù)據(jù)并其分析對CTBT/CTBTO的查證結(jié)果是至關(guān)重要的。 它總是強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)是屬于成員國的。 簽約國的一方有權(quán)利訪問所有的監(jiān)測信息以及數(shù)據(jù)公告， 幫助國家行使特權(quán)， 在有可疑事件的情況下可以幫助做出最后的決斷。

為了確保成員國能夠?qū)梢墒录袦?zhǔn)確的判斷， 他們需要用可靠的、 平等的、 及時(shí)的方式處理原始數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)分析的結(jié)果。 IDC通過GCI努力確保這些需求能被看到和支持。 目前， 在120個(gè)國家超過1 200個(gè)使用者被授權(quán)接收CTBTO的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)公告， 這個(gè)數(shù)據(jù)還在增長(圖8)。

成員國想要行使自己的權(quán)利去訪問監(jiān)測數(shù)據(jù)以及分析報(bào)告， 必須要與CTBTO建立一個(gè)安全簽約賬戶。 這是一種授權(quán)用戶可以與IDC進(jìn)行交流并安全傳輸數(shù)據(jù)的機(jī)制。 負(fù)責(zé)監(jiān)督和管理這個(gè)賬戶的人是主要聯(lián)系人。通過主要聯(lián)系人任命3個(gè)不同級別的用戶， 主要用戶、 普通用戶以及臺站的操作人員。 每種級別用戶的數(shù)量是根據(jù)他們訪問數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)公告的級別而規(guī)定的。 每個(gè)成員國最多只能任命18個(gè)主要用戶以及10個(gè)普通用戶。 臺站的操作人員的數(shù)目取決于不同國家的IMS臺站。

圖8　CTBT全球監(jiān)測系統(tǒng)

成員國指定的使用者可以通過自動數(shù)據(jù)請求、 訂閱等方法接收監(jiān)測數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)報(bào)告， 也有權(quán)使用IDC的安全網(wǎng)站或者數(shù)據(jù)庫。

5　數(shù)據(jù)應(yīng)用與研究

5.1提供實(shí)時(shí)海嘯預(yù)警數(shù)據(jù)

全面禁止核試驗(yàn)條約組織(CTBTO)的全球警報(bào)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)用來檢測所有的核爆炸， 還可以檢測能產(chǎn)生海嘯的地震。 信息分別由檢測地下、 海洋核爆炸的地震臺站、 水聲臺站拾取。 由CTBTO準(zhǔn)實(shí)時(shí)提供給海嘯預(yù)警中心， 尤其是那些覆蓋太平洋和印度洋的臺站， 可以幫助他們發(fā)布更及時(shí)、 更準(zhǔn)確地預(yù)警。 目前具有海嘯高風(fēng)險(xiǎn)的14個(gè)國家的預(yù)警中心從CTBTO大約100個(gè)臺站接收數(shù)據(jù)(圖9)。 圖10顯示了海嘯(圖10a)、 伴隨海嘯的大地震分布(圖10b)、 以及海嘯走時(shí)圖像(圖10c)。CTBTO的次聲臺站在地球上的任何地方記錄任何大的次聲源。 次聲是在頻率特別低的頻段波動的聲音， 聲音低到人耳聽不見。 臺站可記錄到火山噴發(fā)或者冰架破裂(圖11)。 CTBTO的成員國和國際、 國內(nèi)研究所負(fù)責(zé)航空、 航海(對于海底火山來說)的安全， 因此他們接收到信息， 就可以給國民示警。

CTBTO有80個(gè)極端靈敏的傳感器來探測次聲。 除了檢測核爆炸信號， 這些臺站還將檢測從世界任何一個(gè)源頭發(fā)出的次聲波， 尤其是從核電站事件發(fā)出的次聲波。 CTBTO的所有成員國都可以得到這個(gè)信息， 各國家的核保護(hù)和健康部門可以用來通知給公眾。 在2011年日本福島核電站事件期間， 就是屬于這種情況， 當(dāng)日本外部檢測到的輻射能水平是安全的時(shí)候， 就利用CTBTO發(fā)出了安全信息通知公眾。

圖914個(gè)國家的海嘯預(yù)警中心， 目前參與并接收100個(gè)IMS臺站的數(shù)據(jù)， 綠色部分包括了14個(gè)國家， 紅色原點(diǎn)表示參與并接收的IMS臺站

圖10　(a) 海嘯； (b) 大地震與伴隨海嘯的大地震分布； (c) 8.5海嘯的走時(shí)

5.2記錄的鯨魚的歌聲

當(dāng)你坐上一個(gè)捕鯨船開始你的旅程后， 你會喜歡你的假期。 你的向?qū)蚰憬忉屝坌宰^鯨的歌聲可以在很遠(yuǎn)的海域聽到， 并且被CTBTO的水聲站記錄到， 這是CTBTO數(shù)據(jù)應(yīng)用于科學(xué)的一個(gè)方面。 利用次聲站數(shù)據(jù)， 還可以監(jiān)控到鯨魚遷移模式(圖12a)。

5.3其他應(yīng)用

圖11　(a) 火山噴發(fā)， 可引起噴氣式飛機(jī)引擎的故障或者完全熄火; (b) 水下火山定位

圖12　(a) 鯨魚遷移路線監(jiān)控; (b) 法國大西洋海岸的海洋膨脹

其他應(yīng)用主要包括： 地核[9-19]、 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究、 天氣變化、 氣象學(xué)、 流星爆炸、 冰架破裂和冰山形成、 世界范圍內(nèi)的背景輻射、 海洋膨脹研究(圖12b)、 檢測與定位隕石沖擊、 對航班進(jìn)行火山灰煙雨預(yù)警等。

2013年2月在美國波士頓召開的科學(xué)的進(jìn)展美國聯(lián)合會的年會上， 討論了核查機(jī)制對災(zāi)害預(yù)警和科學(xué)多方面的應(yīng)用。 CTBTO數(shù)據(jù)的非核查應(yīng)用在CTBT科技會議上屬于重要的議題。 這個(gè)科學(xué)團(tuán)體每兩年一次會議。

6　結(jié)論

IDC從IMS設(shè)備接收、 收集、 自動處理、 交互分析、 報(bào)告、 并備份數(shù)據(jù)， 向成員國提供技術(shù)支持， 并不斷地升級它的技術(shù)能力， 提供標(biāo)準(zhǔn)的IDC產(chǎn)品。 地震數(shù)據(jù)到達(dá)IDC后首先進(jìn)行臺站處理， 即自動檢測與特征抽取， 而后進(jìn)行臺網(wǎng)處理， 也就是自動事件處理與定位， 最后進(jìn)行交互分析。 IDC產(chǎn)品有REB(Reviewed Event Bulletin)、 SEL(Standard Event List)和SSEB(Standard Screened Event Bulletin)。 目前每天都產(chǎn)生REB， REB平均每天記錄大約100個(gè)地震。

數(shù)據(jù)產(chǎn)品通過訂閱、 Autodram或者特定網(wǎng)站獲取。 數(shù)據(jù)主要樣式有連續(xù)波形數(shù)據(jù)、 截取波形數(shù)據(jù)等。 數(shù)據(jù)產(chǎn)品主要包括SEL1、 SEL2、 SEL3、 REB、 SSEB等。

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International Data Center

Zheng Zhong

(Institute of Geophysics， China Earthquake Administration， Beijing 100081， China)

The preparatory research was made on International Data Center (IDC) to implement the project of China global seismic network successfully. The research told us that the processing system of IDC can locate the real-time data automatically and can archive the data， what′s more， IDC can release the news， exchange and share data with signature states.

IDC; China global seismic network; data management; data archive; data service

2016-08-16； 采用日期： 2016-08-26。

鄭重， e-mail: zheng.z@126.com。

地震行業(yè)科研專項(xiàng)： 中國全球地震臺網(wǎng)建設(shè)預(yù)研(201508007)資助。

P315；

A； doi: 10.3969/j.issn.0235-4975.2016.09.006