主题:【转帖】我国再发“科学难题”征集令 公众可上网提交

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我国再发“科学难题”征集令 公众可上网提交

今年主要面向农学、医学、信息科学


  “10000个科学难题”征集活动日前再发“征集令”!本年度的难题征集主要面向农学、医学、信息科学三个学科领域。征集活动时间为2010年1月至2010年12月。活动分难题征集、撰写、评审和出版四个阶段进行。

  据介绍,此次征集活动除面向专业人员之外,普通公众也可积极参与。根据征集活动的通知规定,公众可以登陆“10000个科学难题”征集活动网站(网址为:www.10000nt.cn)直接注册单位及个人信息,然后提交难题待编委会审核。(2010年02月22日00:00  来源:人民网-《人民日报》)
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数理化卷已出版,天地生卷正在审稿

  “10000个科学难题”征集活动于2007年由教育部、科学技术部、中国科学院、国家自然科学基金委员会四部门联合开展,是我国首次面向全社会在基础科学研究领域进行的大规模征集活动。

  此次征集活动采取先试点、后推广的方式,2007年9月启动了数学、物理学和化学三个学科领域的难题征集试点工作。

  据“10000个科学难题”征集活动领导小组办公室主任陈盈晖介绍说,考虑到生命科学涉及范围广,领导小组决定将基础生物学与天文学、地球科学的难题征集工作于2009年先行启动,而农学、医学则在今年与信息科学后续跟进。

  作为征集成果,《10000个科学难题》系列丛书数理化卷已由科学出版社正式出版,而难题系列丛书《天文学卷》、《地球科学卷》、《基础生物学卷》将于2010年上半年出版。“10000个科学难题”征集活动领导小组成员朱小萍说,“天、地、生卷目前正处于审稿阶段。”

  活动目的在于营造学术氛围,培养创新人才

  作为由政府推动和支持,科学家承担的一项公益事业,活动发起人、教育部原副部长赵沁平说,“10000个科学难题”征集活动除了是一次大规模的科学问题梳理工作之外,更重要的意义在于营造学术氛围,培养创新人才:一方面,能够激发我国科技人员,特别是广大博士、硕士研究生探索未知难题的激情,培养他们敢于碰难题的精神;另一方面,对很多初、高中生而言,具有科普性质,能够激发他们爱科学、学科学的热情。

  据朱小萍介绍,科学难题丛书数理化卷各自印了3000册,目前已经售空。

  “丛书在去年6月份推向市场,我们现在得到了很多教师的反馈,效果很好。”她说,对学生群体还有待进一步宣传导读。

  据介绍,目前来看,由公众提出的科学难题并不多,并且与学科领域专家所提问题有重复。

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10000个科学难题发布 鼓励青年科研敢“碰硬”
人民网科技北京7月15日电 (记者 魏艳)今天上午,我国针对基础科学研究领域首次面向全社会进行的大规模公益性征集活动“10000个科学难题”第一阶段成果——《10000个科学难题》数学卷、物理卷、化学卷在京发布,

  据科技部副部长刘燕华介绍,本次发布的《10000个科学难题》数学卷、物理卷及化学卷共收录740个科学难题,内容既涉及全球性的科研热点难点,还包括一些适合青年科技工作者研究的‘小难题’,具有较高的推广价值。“《10000个科学难题》系列丛书力求做到‘高中生感兴趣、大学生能通读、研究生愿选题、对高校老师教学研究有参考价值’,旨在激发广大科技工作者,特别是在校的博士和硕士研究生探索未知的激情,培养年轻科技工作者勇为天下先、敢于碰难题的科研精神。”

  原教育部副部长、“10000个科学难题”征集活动领导小组组长赵沁平向人民网记者透露,该丛书的编委会工作人员大都是来自科研第一线的中青年科技工作者,编者们结合自身的科研经验,深入浅出、图文并茂地阐述了本学科内具有重要价值和研究意义的“科学难题”,是学科“前沿研究和科普的完美结合”。

  据悉,“10000个科学难题”征集活动是2007年由教育部、科学技术部、中国科学院以及国家自然科学基金委员会四部门联合开展的,也是科技部“创新方法”专项的重要组成部分。征集活动采取分学科征集、整理的方式分阶段完成,目前,于2007年首批开展的数学、物理和化学三个学科的难题征集已圆满结束并编辑出版,接下来将启动天文学、地球科学、基础生物学三个学科的难题征集工作,并预计于2010年出版《10000个科学难题》第二批丛书。此外,领导小组工作人员表示,活动组委会和编辑小组还将对已发布的丛书进行不断的完善修订和及时的追踪评定,真正达到系统梳理我国科研工作发展的目的。 
sxzhao
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学科嬗变30年:生命科学学科在走向世界前沿的路上
引言

  2005年7月,《科学》杂志创刊125周年,这份爱迪生创办的、目前世界最著名的科学刊物之一,由各领域专家组成的杂志编委会挑选了125个科学“大问题”作为纪念文章。杂志总编唐纳德·肯尼迪在一份声明中强调,这些“大问题”中有一些可能永远得不到答案,但它们指明了科学家前进的方向,而解决这些问题的努力也将丰富人类的知识。在这125个科学难题中,最重要也最有希望解决的问题有25个,这其中与生命科学领域有关的问题就有15个。

  从1953年科学家弗朗西斯·克里克、詹姆斯·沃森发现DNA的双螺旋结构,到20世纪末的人类基因组的测定,20世纪下半叶生命科学走过了它的黄金年代,而中国的科学家们却错过了近一半的时间。

  目前,生命科学已经成为世界科学前沿最活跃的学科,也是代表科学发展方向的学科之一。

  因为生命科学学科在当今世界科学界的特殊地位,在回顾生命科学30年的过程中,其作为尖端科学研究的代表性不可忽视,这也是采访对象如此强调他们的研究背景的原因,他们的经历既代表了过去的学生,也代表了现在的教师。毕竟,对生命科学学科来说,只有借助高水平的科研才有可能具备高水平的教学。然而,在中国的市场环境之下,生物产业并未实现的异军突起,也给那些冲向生命科学专业的学生开了一个错位的玩笑。应该说,生命科学学科在为生物产业有一天真正进入个人和家庭作着准备。

  科学研究:新时代的“西学东渐”

  一年也未必算出一个结果

  “我1960年进入中国科技大学生物物理系学习,1965年毕业,紧接着就是‘文化大革命’开始。”中国科学院院士、中国科学技术大学教授施蕴渝说。

  建国后到“文革”前大部分时间里,国内的政治运动一直不断,但科学研究一直没有停止,标志性的成果是1965年我国科学家完成了人工牛胰岛素的合成,这是世界上第一次人工合成多肽类生物活性物质。

  “文革”期间,虽然科学家们顶住政治压力继续进行科学研究,在生命科学研究领域,我国科学家成功测定了胰岛素的三维晶体结构,但在那个史无前例的时代,生命科学学科的研究和教学跟其他学科一样受到了极大的破坏,绝大多数的工作陷入停顿。

  1977年8月,第三次复出并主动要求分管科技和教育工作的邓小平,在人民大会堂亲自主持召开了有33位来自全国各地的著名科学家、教授以及科学和教育部门负责人参加的科学和教育工作座谈会,在这次会议上,中断10年之久的高考制度得以恢复。1977年冬天,570万考生走进考场,“文革”后第一届高校招生考试开始。

  为了解决极度短缺的师资问题,当时的中国科技大学做了两项工作,第一项工作是召回“文革”前入学、因“文革”未完成学业并被“发配”到各地工厂、矿山、军马场等单位参加劳动的“老五届”学生进行培训,办“回炉班”。第二项工作便是选派年轻教员赴国外访问学习。

  1979年,施蕴渝作为当时中科大第一批选派的年轻教员,在中美还未正式建交之前,走出刚刚打开不久的国门,前往意大利的罗马大学物理化学系做访问学者。

  当时出国人员可以免费定做三件衬衫和一件大衣,大衣是统一制式的,衬衫则可以自选花色。当施蕴渝和另外一位女同事兴冲冲地赶到出国人员服务社挑选布料时,她们发现服务社里的布料花色一共只有三种。“也没什么可挑的,我们的衬衫花色还是完全一样。”施蕴渝说。

  在特定的历史年代成长并工作的施蕴渝,形容自己出国时是“两眼一抹黑”,不仅对国外同行所做的工作一无所知,就是对资本主义本身也有着天然的“警惕”。“那时候都讲资本主义制度是‘罪恶’的、‘落后’的,但出去一看,发现我们的社会发展的程度和他们的差距实在太大了。”施蕴渝说。

  初次踏上异国的施蕴渝对罗马满大街的新鲜水果感到非常惊讶,在当时物质还非常匮乏的国内,冬天除了烂苹果以外根本看不到其他的水果。“在国外的两年使我们开阔了眼界,我们知道了中国跟世界上有多大的差距,我们知道了为什么需要改革开放,我们知道了应该如何搞科研。”施蕴渝说:“现在我们都认识到了,社会主义不等于落后。”

  除了生活,工作上的差距更是让施蕴渝“震撼”,国外同行所做的工作对她来说从头到脚都是全新的。在意大利,施蕴渝主要做计算机生物学和核磁共振波谱两项工作,需要大规模的计算,而其时国内可以作大规模科学计算用的计算机都很少见。

  “我1981年回国,在相当长的一段时间里,实验室里只有一台PC机,一年都未必算得出一个结果。”施蕴渝说。回国后,工作条件的艰苦让人难以想象。

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“科学爱我了”

  在20世纪70年代末到80年代中期,中国科学界与国际扩大了交流范围,一批又一批的教师和学生出国访问学习,形成了第一次出国潮,也有不少国外的科学家被请进来讲学,中国的科学家们开始接触到国外最新的科研资讯。

  同样是1979年,现为中国科学院院士、南开大学校长的饶子和已经从中国科学技术大学毕业并在中国科学院生物物理所工作,他考取了所里的硕士研究生,继续自己的研究工作。他所在的、从事胰岛素结构研究的小组,不仅在国内而且在国际上都做着一流的工作。

  “那是一个热火朝天的时代,除了学习还是学习,除了工作还是工作。”饶子和说:“我们都没有其他的想法,学习和工作就是我们全部的生活,这段时期为我以后的科研工作打下了非常好的基础。”

  “当时的研究经费很紧张,也根本没想过要钱。”饶子和说。他所在的实验室在一个地下室里,下雨容易进水,晚上也没有灯,只能抹黑趟水进去。仪器设备也很简陋,为了拍一套X光衍射照片,饶子和和同事们要几十个小时不睡觉才能完成。

  即使条件如此,在那段时间里,饶子和作为第一作者在《中国科学》、《科学通报》、《物理学报》、《化学学报》、《药学学报》上一口气发表了5篇论文,在当时这些国内最顶尖的学术杂志上发表文章,还只是在读硕士生的饶子和创造了一个不小的奇迹。

  1982年,墨尔本大学的一位导师邀请面临毕业的饶子和到澳大利亚工作,当时国内还没有博士学位,饶子和说,那我去读个博士学位吧!谁知这个“要求”竟然让导师感到“吃惊”:“以你所做的工作,还需要这个学位吗?”

  1983年,饶子和顺利获得墨尔本大学医学院全额奖学金,这是该校历史上第一次为来自中国大陆的留学生提供奖学金。因为工作任务繁重,一直到1985年,饶子和才最终成行。

  4年后,拿到博士学位的饶子和转入英国牛津大学由诺贝尔奖得主霍奇金领衔的分子生物物理实验室工作。“在这8年的时间里,我做出了可以说在我科研生涯中里程碑式的工作。”饶子和说。

  在牛津大学,饶子和做着难度极高的课题,在最初的两年,饶子和的工作没有明显进展,这让他备受煎熬,但他坚持了下来。最终自己的付出有了回报,第一篇发表在《细胞》杂志上的文章为饶子和的科研生涯树立了第一块里程碑,紧接着,又一篇文章发表在《自然》杂志上。“在暂时还没做出结果的那段时间,我常常开玩笑说:‘我爱科学,但是科学不爱我呀’,但坚持下来,成果出来了,科学爱我的那种感觉特别好!”饶子和说。

  几乎是出自天然的民族感情和爱国之情,已经“功成名就”的饶子和开始考虑回国工作。“没有做出成果时总感觉‘无颜见江东父老’,做出了成果就想回来报效国家,这是很自然的想法。”饶子和说:“当时也正好赶上国家科教兴国大发展,整个形势大好,在国内我同样可以做出一流的工作。”

  1996年,饶子和回到国内,就任清华大学结构生物学实验室主任。

  我们要比国外做得还好

  随着经济改革的不断推进,20世纪90年代中期的中国经济实力已今非昔比,为科技和教育的发展奠定了雄厚的经济基础,“科教兴国”也逐步成为国家战略的一部分。

  1992年,中国共产党第十四届全国代表大会上,江泽民指出:“必须把经济建设转移到依靠科技进步和提高劳动者素质的轨道上来。”1995年5月6日颁布的《中共中央国务院关于加速科学技术进步的决定》,首次提出在全国实施科教兴国的战略。

  在高等教育领域,1993年2月13日,中共中央、国务院印发的《中国教育改革和发展纲要》及国务院《关于的实施意见》中,明确提出了“211工程”的建设目标,重点建设100所左右的高等学校和一批重点学科点。

  1998年5月4日,江泽民在庆祝北京大学建校100周年大会上向全世界宣告:“为了实现现代化,我国要有若干所具有世界先进水平的一流大学。”由此,中国教育部决定在实施“面向21世纪教育振兴行动计划”中,重点支持国内部分高校创建世界一流大学和高水平大学,简称 “985工程”,一期确定了34所高校进行重点建设。

  在科学研究领域,1998年,江泽民同志在中科院报送的《迎接知识经济时代,建设国家创新体系》报告上作出重要批示,同年6月,中科院知识创新的试点工作获得批准,中科院知识创新工程拉开序幕。

  “90年代后期,这些工程的开始运作,对科学研究和高等教育在物质上有了极大的推动,科研和教学的硬件有了明显的提高。”施蕴瑜说。

  在国家科教兴国战略的推动下,20世纪90年代中期前后,有不少在国外做出一流工作的科学家回国,随后的10年也成为生命科学学科的大发展时期,国内的科研工作快速发展起来,做出了一些令世界惊叹的成果。

  2003年SARS暴发期间,在饶子和的主持下,我国成功地解析出第一个SARS病毒的蛋白质——3CLPRO及其与抑制剂复合物的晶体结构,为抗SARS药物的发现奠定了重要的结构基础。饶子和回国十余年以来,研究工作硕果累累,最近,他的研究组在禽流感合作研究课题中又取得了重大突破,在《自然》杂志上连续发表了两篇研究论文。

  “我回国后,有外国同行到实验室访问,说我们现在的工作已经与国外做得一样好了。但我对同事和学生说,如果我们只是要做得‘一样好’,那我们出国留学这十几年来不是白学了?我们一定要比国外的工作做得还要好才行!”饶子和说。

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人才培养:生物产业开了一个“玩笑”

  随着生命科学逐渐成为世界科学前沿最活跃的部分,作为与人类健康和自身发展密切相关的领域,在世界范围内,逐渐形成了这样一个认识:生物技术所主导的BT产业,与计算机技术所主导的IT产业一起,将成为21世纪主导社会发展的支柱产业。

  北京大学生命科学学院教授、副院长许崇任,1978年进入北京大学就读研究生,他当时实验计算中使用的是国内自行设计的第一台百万次集成电路计算机,算是国内当时最先进的计算机了。就是这样一台最先进的计算机,要用一二百平方米的大房间才装得下。当时的计算机还是用纸带打孔来输入数据,一旦打错孔,就要重新开始或者把错误的纸带剪掉再粘贴上正确打孔的纸带。

  “现在呢,只要按一下delete键就完成了。”许崇任说:“那台计算机的计算能力,还比不上现在大家常用的一台小小的笔记本电脑的计算能力。”当年许崇任所用的计算机全国也没几台。而现在电脑的应用已经深入家庭,十分普及了。

  “这种发展速度是最开始所不可想象的,这也说明,一个产业的发展必须要进入家庭才会形成强大推动力。”许崇任说。

  自20世纪90年代中期开始,生命科学学科研领域的巨大进步,以及对生物产业的共识性想象,生命科学相关专业成为高考考生的一项时髦选择,高考录取成绩也水涨船高。不断合并、升级、扩大规模的地方高校,也乐于兴办这样的专业以争取更多的生源和发展动力。特别是1999年国内高校大规模扩招,更有力地推动了生物学科人才培养的膨胀。

  据许崇任介绍,2000~2006年,国内高校本科生物学类中的生物科学专业从130个增加到221个、生物技术专业从122个增长248个、生物工程专业从105个增长到234个。生物学类本科专业办学点共增长了91%。2001~2005年,其中生物学类专业在校生人数从4.6万多人增长到6.2万多人、生物技术专业在校生从2.9万多人增长到6.2万多人、生物工程专业从2.2万多人增长到8.8万多人。

  “在这个时期,大体上每10个大学本科理科学生中就有1个学习生命科学。”许崇任说:“在不少不断扩大规模的高校中,兴办生命科学学科是有条件要办、没有条件创造条件也要办,一时创造不出条件来也要办。”

  在分子生物学已经成为学科内部的重要研究手段和方法的当下,昂贵的仪器、设备、试剂使得生物学科的教学成本相对较高,进入21世纪前后,各重点高校才有条件逐步开始面向本科生开设分子生物实验,进行实验教学。

  而那些普通本科和地方院校,要实现这些条件并不容易,但规模的扩大和生存发展的需要,像一个被打开的潘多拉盒子,“引导”着它们进入了兴办专业——扩大招生——难就业——继续兴办——继续招生的恶性循环。

  “在我看来,推动一个学科的发展有两个主要的推动力,一是人类对未知世界的好奇和探索,二是产业的推动。”许崇任说:“生物产业无论是在国内还是国际上,目前都还没有达到人们曾预想的规模。这样就造成了生物学科人才培养和产业需求的暂时脱节,成为导致该学科出现就业问题的重要因素之一。”

  虽然目前生物产业发展的速度尚没有预期得快,但现在已呈现加速端倪。10年前开始进行人类基因组的测序,很多科学家用了好几年的时间才完成,但现在已有商业机构针对个人开展这项服务。付出百万元水平的费用,这些机构即可针对个人的基因组测序和分析,明确某些疾病发生的可能性。

  “随着技术发展、成本降低,人们收入的增加,生物产业就有可能进入到家庭和个人的层面,产业的迅速发展,就会对学科的发展产生巨大的推动力。”许崇任说:“但是现在,从全国范围来看,该学科的招生还没有明显减少,调整还需要时间。”

  生命学科三十年大事记

  1978年6月23日,邓小平在谈到派遣留学生问题时指出:“我赞成留学生的数量增大……要成千成万地派,不是只派十个八个。”从此开始,大量的教师和学生通过走出国门重新接触到世界科学前沿。

  20世纪80年代,依照苏联式的专才教育模式,我国《普通高等学科理科本科专业目录》规定当时的生物类专业11个。包括植物学、动物学、微生物学、生理学、植物生理学、遗传学、细胞生物学、生物化学、生态学与环境生物学、分子生物学(试办)、微生物工程学(试办)。

  1992年,依照强调本科阶段宽口径培养,重视学生能力培养的指导思想,缩减专业数量,1993年《普通高等院校本科专业目录》规定生物类专业6个,即生物科学类、生物学、生物化学、微生物学、生物技术、生物学教育。

  1997年,教育部生物学教学指导委员会在威海的会议上,提出将生物类本科专业调整为“生物科学”和“生物技术”两个专业。

  1998年《普通高等院校本科专业目录》在“生物科学类”和“生物工程类”下规定了3个相关专业,生物科学类包括生物科学、生物技术两个专业,生物工程类包括生物工程一个专业,该学科设置一直保持到现在。
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从“登月”到“追日”:科技伦理的回归
今天(22日),全球将迎来历史上覆盖人口最多的一次日全食,许多天文学家和天文迷万里“追日”,来到最佳观测地之一的中国。

  与此形成鲜明对照的是,上个世纪人类最伟大的科学探索成就之一——1969年“阿波罗11号”的登月行动到今天已经整整40年,相关纪念活动也正在进行。

  比起“追日”,“逐月”似乎形成过更大的热潮,也取得更加明显的成果。只不过在当时的科学技术条件下,能够出现人类探索月球的技术巅峰,得益于超级大国的探月决心和魄力。而这种决心和魄力,却是和当时的国际政治背景联系在一起的。在冷战的大背景下,为了在外太空探索活动中战胜前苏联,美国的探月计划花掉了整个国家和民用研发资金的25%。

  也正因为如此,在1969年之后这个庞大的项目就再也没有续写下去。登月铸就的科技神话到现在为止,还停留在“阿姆斯特朗的一小步”上。直到进入21世纪后,美国、日本、中国、印度等国家重新开启了探月项目。这些项目与上世纪60年代末的登月活动不同,更多地脱离了冷战思维和太空竞赛的宗旨。

  而“追日”的科学热潮,却恰恰证明了人类从懵懂到科学理性的过程。不用组织,今天的日全食就引发了世界各地的观测热潮。除了科学家之外,许多家长自发地带着孩子观察日全食,实际上是在向他们指出一条通向科学兴趣的道路。这种自由的科学热爱,并不属于某一种特殊的背景,却是人类社会从必然王国走向自由王国的进步动力。与登月的巨大科技成就相比,观察日全食的小小热情同样珍贵。

  “追日”与“逐月”之间的对比,足以让我们深思一个现代科技伦理的命题:科学技术是像冷战时那样服务于国家间的争斗,还是服务于人类自身的最终解放。以冷战时期为标志,在人类发展的不少历史时刻,科学技术往往首先服从于国家之间的政治斗争,甚至是政治的延续———战争。一些超级大国不计成本,不计后果地发展科学技术,只是满足于对资源的垄断和对技术的控制,却忽视了科学技术对于人类的真正意义。所以,虽然人类的足迹印上了月球,但是人类从心理上,还不能说登上了那颗神奇的星球。

  其实从科学的角度看,月球和太阳对我们同等重要。如果大多数国家能够从全球性的公共利益出发,那么新的科学技术就能够真正独立于私权之外,服务于大多数人。其实今天,我们面对的科学难题并不少,小到危及人类的病毒,大到地球资源的枯竭,再到外太空的和平利用,我们空前地既需要登月时刻的投入决心,更需要科学技术的产业化和全球共享。而这种全球性的利益共享,从来没有像现在这样呼之欲出。毕竟我们生活在一个世界联系空前紧密的年代。

  从不怀疑未来有一天,人类能够再度登上月球,甚至不怀疑我们会将月球打造成为人类迈向更深远宇宙的中继站,就像科幻小说描绘的那样。问题在于,科学技术的进步是人类现代化的重要标志,但是人类的现代化究竟是为了什么?它应该是为了人类自身的真正解放。
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从汶川地震失报 探讨地震预报的科学思路
我国是个大地震多发的国家,地震对我国经济社会建设造成极大的破坏,给人民生命财产造成巨大损失。近百年来先后发生了十多次大地震:1920年海原大地震死了24万人,1976年唐山大地震死伤40多万人,这次汶川大地震死了6万~7万人,失踪1.8万人,伤了37万多人,经济损失8451亿元,损失触目惊心。防震减灾是我国面临的最紧迫的课题。但是短临地震预报又是一个世界性的难题,迄今尚未找到有效的解决办法。

  在2008年的两院院士大会上,胡锦涛代表党和国家提出:“我们必须把自然灾害预测预报、防灾减灾工作作为关系经济社会发展全局的一项重大工作抓紧抓好”,“一是要加强自然灾害孕育、发生、发展、演变、时空分布等规律和致灾机理的研究,为科学预测和预防自然灾害提供理论依据……”

  当前国内地震形势是严峻而紧迫的,东南西北都曾发生4~6级地震,很可能会在汶川之外的地区突然爆发六七级以上的大地震。需要立即紧急动员起来,捕捉战机,边研究边预报;另一方面应当再深入总结探讨一下过去的工作经验(不仅是科技方面)、地震预报如何进行、中国如何进一步改善地震预报工作等。

  汶川大震后

  地震向哪里转移?

  汶川主震发生后,余震或下一个大地震会在哪里发生?这是两个相互关联的地震预报问题,但并不相同。前者是汶川地震直接引发的;后者则是在区域应力场作用下,由于大地震发生后地壳应力大调整,在其他地点发生新地震的预测。关于余震预测,现有四种提法。

  第一,按照这次汶川大震的归类,认为它是“主震余震型”,主震过后,余震可能沿龙门山构造带传递,向北东活动,不会有大震;为什么地震破裂沿龙门山向东北方向发展,被认为是地震的不对称性所致。

  第二,根据龙门山构造带上闭锁段的长短作推测,西南闭锁段长,东北闭锁段短,冲破长闭锁段就需要大的应变能,即要有大震发生;这种说法,没有论及下一次地震发生在长闭锁段的道理。

  第三,T.Parsons等人提出,利用模型计算研究汶川地震触发后相邻断裂带上库伦破坏应力的变化,根据a、b等各断层应力增加来推测哪个断层可能成为下一个发震地点。

  第四,钱复业、赵玉林用HRT(潮汐谐振共振波)、李均之用次声波测震法、沈宗丕用磁暴月相二倍法、耿庆国用磁暴组合法等方法预报了多次余震。

  显然,第一种提法是凭借统计经验推测的;第二种提法是按照“打通”发震断裂带闭锁段所需要的能量考虑的;第三种提法是根据地震引起的有关断裂库仑破坏应力的再分配情况所作的推测。只计算地震发生后引起的库仑应力变化是不够的,因为发不发生地震与总的应力有关,而不只是与库仑应力变化有关。

  钱复业等多种预报方法成功率很高,应予重视研究。笔者现在还未弄明白这些异常性质与发震之间的关联性。此外,还有人提出是岩层因地下气体渗入引起岩石抗压强度减小造成岩层的破裂而发生地震;还有人提出,是地下烃类气体发生爆炸而引起地震;还有人认为广元地区有一个巨型陨石引起地壳的不平衡而产生地震。思想很活跃。

  如何预报下一个应力集中地点,马宗晋曾以华北为例,用光弹模拟方法试验得到华北地区地应力分布图(见A3版),可以作为应力集中点转移之例。图Ⅰ中D点应力加强,发生地震后,应变能得到释放,于是应力转向图Ⅱ中的A点;随后A点应力逐渐加强、相对集中,见图Ⅲ、图Ⅳ;在图Ⅴ中表示A点发生地震后,应变能得以释放,如一次未放完,则可以通过余震方式再释放;与此同时,B点和C点应力又开始集中。他以此解释地应力的转移现象,同时强调目前还未能找到震前必然出现的必震信息。有前兆而没有地震的情况还是很多的。

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为此,笔者设想可以探讨以下四种做法。

  一是研究在一个地点发生大地震后,区域地下构造应力场就会发生调整,可以从构造体系整体思考应力和应变的迁移规律,以预测地壳发生地震的危险地段;二是及时在野外追踪地应力的变化,找到应力集中地点,以期验证上述推论;三是利用地下应力应变能集中过程伴随产生的物理、化学、生物等现象,探测地震危险地段,以与推论相互验证;四是在一些地震带建立起构造体系模拟系统,长期试验,长期积累,不断修正。已有多人试过构造体系模拟的多种方案,笔者推荐多注意陈立德、付虹的做法。

  陈立德、付虹在《地震预报基础与实践》一书中以南北地震带的中北部(北纬34.0°~38.5°,东经98.0°~106°)为研究区的对象。取介质厚20千米,不另分层。将介质分为断裂带内(弹塑性体)与断裂带外(弹性体)的两类介质,后者不发生破裂。分别赋予不同的弹性模量、泊松比和密度。将全区划分成482个六面体,984个节点,各节点在20千米深处无位移。设边界作用力为36Mpa,方向是N43°E。计算求得共和7.0级地震前,共和地震后景泰6.2级地震前平面剪应力情况。符合甚好。在共和震后景泰地区剪应力增加突出,可以引起人们的警觉。这一模型是加了外力的。

  通过不断改进参数选取和改进模型,有可能摸索出适宜一个地区的构造模拟方案,并可能成为地震预报的基础或是地震预报的“沙盘”。

  国家地震局总结多年中国地震活动的规律是,中国四周有四个“触角”——台湾、东北珲春、喜马拉雅东构造结及帕米尔,四个构造结有一个活动都会引发大陆内部的地震活动增强。表明这四个触角对大陆施加的外力对中国地震活动性影响大,需要格外关注,研究其与大陆内部地震的关系。

  加强地震地质调查和地应力数据的采集分析

  在总结这些经验的基础上,笔者对今后地震预报工作提出8点建议。

  第一,加强地表和深部地震地质调查。从汶川地震看,为什么松潘地震和汶川地震的地壳破裂都是从西南向东北方向发展?有人解释说是地震发展的“非对称性”,笔者认为更应从龙门山断裂带与鲜水河断裂带控制区的地下地质不均匀性找原因。这次汶川地震带还发现汶川北出现一条北西向地震带,似乎没有充分发展,它可能与马尔康附近的北西向断裂平行。这次地震有小活动,应加以关注今后会不会有大活动。

  统计显示,中国东部的震源层主要位于10千米~20千米深度,中国西部的震源层位于25千米~40千米深度(但龙门山地区和昆仑山地区也是10千米~20千米深),这些岩层应以结晶基底为主,是深变质岩带(在地下高温高压条件下应与地表所见不同)。所以,为研究震源区发生地震的机制就应当以震源层研究为主;深部地震地质调查还应查明地下的拆离层、破裂带和弱化带,以及刚性块体和断裂带中的闭锁段的分布;鉴于深部地应力的作用可能因地壳内存在的低速体、高导体而使力的作用方向发生变化,所以也要注意这方面的调查。不同地块的结构不同,受力的体系也不同,地震发生的特点也会不同。

  第二,关于地应力数据的采集和分析。邢台地震后,李四光于1967年提出观测地应力的意见后,自己亲自到邢台地震现场观测摸索经验,1968年成功地预报了河间地震。

  现在,国内有关部门对地应力的观测和分析是很不重视的,认为“人们无法取得震源区的岩石介质的性质、破坏强度、应力状态和积累速度,以及其随时间的区域演化状态……”笔者的意见,不能认为深部地应力不能测量而放弃对其进行观测和研究,应积极地开展探索研究,在一定情况下,地表浅层的地应力还是有用的。因为上地壳震源点受力,可能在上地壳内很大范围内形成应力集中区,构成一个范围较大的应力场,我们没有办法找到应力集中点,但可能测到应力增高区。

  应当重视油田深井中地应力数据的收集和应用,注意不同地区(地震地质情况不同)浅层测量结果与深部地应力的关系等。还要重视地震带的重力不均衡力的作用,如汶川地区紫坪铺水库储放几亿方水时对地震的触发等作用。

  第三,要研究地应力在地块内和地块间或构造带内各断层之间转移的规律,即在一个地点发生地震,应变能得到释放以后,地应力和地应变如何向地块内其他地段转移的规律。为此,要坚持长期开展各地区的地震构造模拟工作,不断改进模拟方案,研究地应力集中点的迁移规律,并将其作为一个基本方法。由于全球板块运动,板块之间必然有相互作用力,这一个力作用在非均质体上就会产生应力集中现象,在应力超过发震层岩石抗压强度时便会发生地震;要注意作用在发震层上的力,如潮汐共振的力,地壳内出现的局部热应力等。必须按照应力集中构造模拟的要求,对重点研究区的浅层和深层的地震地质条件的调查要细化;要加强对地下发震层及上覆岩层从蠕变到破裂过程的研究,深化对其的认识。为了及时掌握沿断裂带或薄弱带应力变化情况,有必要开展野外追踪测量,李四光当年曾建议成立野外队进行观测。

  第四,研究岩层变形及挤压破裂过程中伴生的地球物理及地球化学现象,开发其探测方法,以进行地震预报。要研究岩层受强力作用后产生的效应,设计出相应的探测方法。鉴于临震前兆都是短时间发生,所以必须是能进行大面积快速侦查的方法。温度场与电磁场可能是有前途的,如遥感测温方法、地震电磁卫星、遥感干涉雷达测地形变方法、地电阻率变化;此外,地下水位变化和动物异常也很灵敏,可能发挥很大作用。有专家提出“HRT”或“次声波”方法,建议给予重视,进一步探讨其本质,可能会是一个新技术的“生长点”。

  第五,在重点地震地区建立若干个试验区(不是局部性的试验场),把地震发生机理研究与地震监测预报工作结合起来。包括打不同深度的钻孔进行综合观测。对国内国外深钻地应力数据进行采集,建立数据库,系统收集与地震预报有关的数据,以供综合研究之用。并根据不同方法研究的需要建立一些联合观测台网。

  第六,坚持“群测群防”的方针。中国地域太大,各地区构造和动力学条件差异很大,当地群众对本区地震活动规律有切身感受,这些朴素的感受非常宝贵,是专业队伍的重要补充。对他们的工作不能轻视,更不能忽视,还应主动去做好这件事,发动地方中学老师和广大志愿者群众的参与。中国大地震吸引了一批各行各业的科技专家,自筹资金,自制仪器设备开展观测,探索地震预报问题,他们急国家人民之所急的拳拳之心,勇于探索科学难题的精神,值得尊敬。国家有关部门应予重视,并将他们组织起来,给予帮助和指导,并纳入总体规划中。

  第七,加强风险决策研究。现阶段地震预报风险性很大,但又不能不报,决策人责任大,压力大,而决策人及时作出决定又是防灾减灾的关键所在。应研究如何使领导者敢于及时作决定,敢于承担必要责任。这方面,唐山大地震预测的失败与青龙县领导的成功经验非常宝贵,应很好地加以总结,不能再讳疾忌医。

  第八,组织起来,发挥集体优势。中国的部门分隔,学科分隔现象严重,而地震预报研究则是一个大系统工程,要全国共同努力,形成国家优势,要多学科多部门集思广议,要多路探索,一家一业独搞是很难胜任的,也是最不可取的。建议国家地震局除按照自己原定规划开展工作外,也应发挥国土资源部、国家测绘局、教育部、中国科学院、民政部等部门的业务专长,群策群力,共同攻关,不能再人为地将统一的地壳活动自然现象分隔开来研究,重复工作,而数据又不能共享,要多花上很多经费,成效很难提高。建议由国家地震局、国土资源部、教育部和中国科学院联合主持,成立领导小组同心同德地推进此事,请科技部、国家自然科学基金委员会和发改委给予指导和支持。(作者系中国地质科学院研究员、中国工程院院士)
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为此,笔者设想可以探讨以下四种做法。

  一是研究在一个地点发生大地震后,区域地下构造应力场就会发生调整,可以从构造体系整体思考应力和应变的迁移规律,以预测地壳发生地震的危险地段;二是及时在野外追踪地应力的变化,找到应力集中地点,以期验证上述推论;三是利用地下应力应变能集中过程伴随产生的物理、化学、生物等现象,探测地震危险地段,以与推论相互验证;四是在一些地震带建立起构造体系模拟系统,长期试验,长期积累,不断修正。已有多人试过构造体系模拟的多种方案,笔者推荐多注意陈立德、付虹的做法。

  陈立德、付虹在《地震预报基础与实践》一书中以南北地震带的中北部(北纬34.0°~38.5°,东经98.0°~106°)为研究区的对象。取介质厚20千米,不另分层。将介质分为断裂带内(弹塑性体)与断裂带外(弹性体)的两类介质,后者不发生破裂。分别赋予不同的弹性模量、泊松比和密度。将全区划分成482个六面体,984个节点,各节点在20千米深处无位移。设边界作用力为36Mpa,方向是N43°E。计算求得共和7.0级地震前,共和地震后景泰6.2级地震前平面剪应力情况。符合甚好。在共和震后景泰地区剪应力增加突出,可以引起人们的警觉。这一模型是加了外力的。

  通过不断改进参数选取和改进模型,有可能摸索出适宜一个地区的构造模拟方案,并可能成为地震预报的基础或是地震预报的“沙盘”。

  国家地震局总结多年中国地震活动的规律是,中国四周有四个“触角”——台湾、东北珲春、喜马拉雅东构造结及帕米尔,四个构造结有一个活动都会引发大陆内部的地震活动增强。表明这四个触角对大陆施加的外力对中国地震活动性影响大,需要格外关注,研究其与大陆内部地震的关系。

  加强地震地质调查和地应力数据的采集分析

  在总结这些经验的基础上,笔者对今后地震预报工作提出8点建议。

  第一,加强地表和深部地震地质调查。从汶川地震看,为什么松潘地震和汶川地震的地壳破裂都是从西南向东北方向发展?有人解释说是地震发展的“非对称性”,笔者认为更应从龙门山断裂带与鲜水河断裂带控制区的地下地质不均匀性找原因。这次汶川地震带还发现汶川北出现一条北西向地震带,似乎没有充分发展,它可能与马尔康附近的北西向断裂平行。这次地震有小活动,应加以关注今后会不会有大活动。

  统计显示,中国东部的震源层主要位于10千米~20千米深度,中国西部的震源层位于25千米~40千米深度(但龙门山地区和昆仑山地区也是10千米~20千米深),这些岩层应以结晶基底为主,是深变质岩带(在地下高温高压条件下应与地表所见不同)。所以,为研究震源区发生地震的机制就应当以震源层研究为主;深部地震地质调查还应查明地下的拆离层、破裂带和弱化带,以及刚性块体和断裂带中的闭锁段的分布;鉴于深部地应力的作用可能因地壳内存在的低速体、高导体而使力的作用方向发生变化,所以也要注意这方面的调查。不同地块的结构不同,受力的体系也不同,地震发生的特点也会不同。

  第二,关于地应力数据的采集和分析。邢台地震后,李四光于1967年提出观测地应力的意见后,自己亲自到邢台地震现场观测摸索经验,1968年成功地预报了河间地震。

  现在,国内有关部门对地应力的观测和分析是很不重视的,认为“人们无法取得震源区的岩石介质的性质、破坏强度、应力状态和积累速度,以及其随时间的区域演化状态……”笔者的意见,不能认为深部地应力不能测量而放弃对其进行观测和研究,应积极地开展探索研究,在一定情况下,地表浅层的地应力还是有用的。因为上地壳震源点受力,可能在上地壳内很大范围内形成应力集中区,构成一个范围较大的应力场,我们没有办法找到应力集中点,但可能测到应力增高区。

  应当重视油田深井中地应力数据的收集和应用,注意不同地区(地震地质情况不同)浅层测量结果与深部地应力的关系等。还要重视地震带的重力不均衡力的作用,如汶川地区紫坪铺水库储放几亿方水时对地震的触发等作用。

  第三,要研究地应力在地块内和地块间或构造带内各断层之间转移的规律,即在一个地点发生地震,应变能得到释放以后,地应力和地应变如何向地块内其他地段转移的规律。为此,要坚持长期开展各地区的地震构造模拟工作,不断改进模拟方案,研究地应力集中点的迁移规律,并将其作为一个基本方法。由于全球板块运动,板块之间必然有相互作用力,这一个力作用在非均质体上就会产生应力集中现象,在应力超过发震层岩石抗压强度时便会发生地震;要注意作用在发震层上的力,如潮汐共振的力,地壳内出现的局部热应力等。必须按照应力集中构造模拟的要求,对重点研究区的浅层和深层的地震地质条件的调查要细化;要加强对地下发震层及上覆岩层从蠕变到破裂过程的研究,深化对其的认识。为了及时掌握沿断裂带或薄弱带应力变化情况,有必要开展野外追踪测量,李四光当年曾建议成立野外队进行观测。

  第四,研究岩层变形及挤压破裂过程中伴生的地球物理及地球化学现象,开发其探测方法,以进行地震预报。要研究岩层受强力作用后产生的效应,设计出相应的探测方法。鉴于临震前兆都是短时间发生,所以必须是能进行大面积快速侦查的方法。温度场与电磁场可能是有前途的,如遥感测温方法、地震电磁卫星、遥感干涉雷达测地形变方法、地电阻率变化;此外,地下水位变化和动物异常也很灵敏,可能发挥很大作用。有专家提出“HRT”或“次声波”方法,建议给予重视,进一步探讨其本质,可能会是一个新技术的“生长点”。

  第五,在重点地震地区建立若干个试验区(不是局部性的试验场),把地震发生机理研究与地震监测预报工作结合起来。包括打不同深度的钻孔进行综合观测。对国内国外深钻地应力数据进行采集,建立数据库,系统收集与地震预报有关的数据,以供综合研究之用。并根据不同方法研究的需要建立一些联合观测台网。

  第六,坚持“群测群防”的方针。中国地域太大,各地区构造和动力学条件差异很大,当地群众对本区地震活动规律有切身感受,这些朴素的感受非常宝贵,是专业队伍的重要补充。对他们的工作不能轻视,更不能忽视,还应主动去做好这件事,发动地方中学老师和广大志愿者群众的参与。中国大地震吸引了一批各行各业的科技专家,自筹资金,自制仪器设备开展观测,探索地震预报问题,他们急国家人民之所急的拳拳之心,勇于探索科学难题的精神,值得尊敬。国家有关部门应予重视,并将他们组织起来,给予帮助和指导,并纳入总体规划中。

  第七,加强风险决策研究。现阶段地震预报风险性很大,但又不能不报,决策人责任大,压力大,而决策人及时作出决定又是防灾减灾的关键所在。应研究如何使领导者敢于及时作决定,敢于承担必要责任。这方面,唐山大地震预测的失败与青龙县领导的成功经验非常宝贵,应很好地加以总结,不能再讳疾忌医。

  第八,组织起来,发挥集体优势。中国的部门分隔,学科分隔现象严重,而地震预报研究则是一个大系统工程,要全国共同努力,形成国家优势,要多学科多部门集思广议,要多路探索,一家一业独搞是很难胜任的,也是最不可取的。建议国家地震局除按照自己原定规划开展工作外,也应发挥国土资源部、国家测绘局、教育部、中国科学院、民政部等部门的业务专长,群策群力,共同攻关,不能再人为地将统一的地壳活动自然现象分隔开来研究,重复工作,而数据又不能共享,要多花上很多经费,成效很难提高。建议由国家地震局、国土资源部、教育部和中国科学院联合主持,成立领导小组同心同德地推进此事,请科技部、国家自然科学基金委员会和发改委给予指导和支持。赵文津(作者系中国地质科学院研究员、中国工程院院士)
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