美国国家现代地震监测系统(ANSS)--现状、发展机遇和战略规划(2017～2027)

在美国,超过1.43亿人面临地震风险威胁。如果社会公众能够理解其面临的风险,并采取积极防御措施,地震影响就能显著减小。美国国家现代地震监测系统(ANSS)通过协作对地震与大地测量数据进行汇集与分析,及时发布地震发生及其影响的可靠信息,为地震研究及危险性与风险评估提供数据,这是建立地震韧性国家的重要基础。作为对ANSS的投资成果,现在对于发生在美国或世界上任何其他地区的任何显著地震事件都能够用一套产品来快速表征,在地震危机来临之际为人们提供态势感知。ANSS监测工作服务于科学研究和地震工程需求,这包括改进人们对建构筑物地震响应的理解。作为参与美国国家地震减灾计划(NEHRP)的四个联邦机构之一,美国地质调查局(USGS)为ANSS提供了管理与财政支持。2000年,美国国会颁布《国家地震减灾计划》再授权法案[公法第106-503号(Public Law 106-503)]时,作为该计划的一项支撑设施,创立了ANSS。ANSS是美国联邦政府、州政府和学术界的合作。由于认识到地震灾害危险性与风险的地区差异性,所以ANSS管理结构强调区域执行与国家集成。其允许与其他联邦和州政府机构以及与关注地震监测的地球科学界和工程界协作。ANSS推动地方、区域和国家层面各机构间建立合作伙伴关系,共同致力于减轻地震灾害损失。这些合作关系对于ANSS在全国范围内的协调、在区域范围内的规划与执行,以及争取地方支持都是有必要的。许多承办学术机构、部分州政府机构、其他联邦机构、私人基金会和科学组织为ANSS的成长和(或)运行提供了支持。建设ANSS的需求最初在美国地质调查局(U.S.Geological Survey,1999)题为《美国地震监测评估——国家现代地震监测系统的需求》的出版物中率先提出。这些需求包括加强国内各监测台网间协调、开发新的地震信息产品,以及在全国范围内扩建监测基础设施。2000年以来,ANSS强化了基础设施建设与伙伴关系建立,并开发了新的地震信息产品与服务。虽然现有资助尚未达到ANSS的预期计划,但其1999年所设定的在野外及建筑物、桥梁和其他构筑物中安装7 100个现代化地震观测站点的总体建设目标,截止2016年年底,已经完成了42%。ANSS产品的及时性与有效性提升了政府机构、应急响应人员、公众及工程界与科学界对ANSS能力的期望值。作为ANSS的投资成果,地震信息服务发生了革命性的变化。ANSS的品牌服务包括:向政府和应急管理人员提供即时地震通知,通过地震通知服务系统以电子邮件或文本形式提供快速通知、震源特征产品、提供实时地震信息的ANSS网站、一套实时态势感知产品(地震动图ShakeMap、地震动图发布系统ShakeCast、全球地震响应即时评估系统PAGER、"你有感么?"DYFI)、ANSS综合地震目录ComCat,以及由工程强地面运动数据中心(CESMD)为工程师提供的产品。在未来10年中,为了满足预期,ANSS必须在聚焦提升基础服务稳定性的同时确保获得不断创新的能力。ANSS具备在全国范围内进一步提升地震安全性并开展震后响应与处置的能力。本报告描述了一系列特定的发展机遇,并形成了ANSS未来10年的重点工作,包括使ANSS确保地震危机时有备无患,加强城市地区地震安全性,拓展降低地震风险的观测数据获取能力。把握机遇、实现目标,额外的资助也是十分有必要的。创立伊始,ANSS被视为创新与风险并存。如今已证明,尽管只得到了部分资助,ANSS却是成功的。我们的国家在快速发展,国家的结构体系日趋庞大和复杂,如果耽于成就,接受现状,我们将会面临更多的地震风险。ANSS要充分发挥其在减轻地震灾害损失方面的潜力,就必须不断前行——引发地震的构造力是无情的,它们将永不停息,我们减轻国家地震灾害的努力也将永不停息。

美国国家地震信息中心战略规划(2019~2023年)

世界各地经常发生破坏性地震。自20世纪初叶以来,数百次地震造成了重大的生命损失和(或)数百万美元或更大的经济损失。虽然大多数地震并未使美国及其领土直接受灾,但是通过研究世界范围内的地震活动性,我们可以更好地理解如何减小美国境内所发生地震的影响。在美国政府内部,这一职责落在了美国地质调查局(USGS)国家地震信息中心(NEIC)的肩上,该中心对国内外地震的监测和报告负有法定责任。NEIC自1966年开始运行,在整个历史进程中,它一直都被认为是世界上地震信息方面的领军者。大部分时间,NEIC都与在美国地震活动性较高地区运行着的许多区域地震台网(RSN)合作。2000年,美国国家现代地震监测系统(ANSS)建立,作为与地震相关的数据收集、分析和传播的合作协调机构,促进了NEIC和区域地震台网合作伙伴之间相互协作。此外,NEIC还与数十个全球的地震台网合作与协调。目前(2019年),NEIC从世界范围内130余个地震台网的2000多个地震台站获取实时波形数据。自2006年以来,NEIC每个星期7天、每天24小时运行,每年报出地震约3万次。在全球重大地震发生后不久,通过地震通知服务(ENS)、电子信息馈给以及USGS地震危险性项目(EHP)网站,向政府代表、援助机构、新闻媒体和公众人士发布通知。特定事件网页提供了详细的震源参数信息,对地震的位置和震级等信息加以概述,还包括如矩震级、震源机制以及有限断层解等在内的更详细的震源特性。此外,NEIC还产出了一套实时态势感知产品,包括震动图(ShakeMap)、ShakeCast、你有感么?(DYFI?)和全球地震响应即时评估系统PAGER,以描述地震造成的震动及其对附近人口和基础设施可能造成的影响。所有这些产品最终都归档于ANSS综合地震目录ComCat中,并由NEIC负责提供服务。NEIC还积极开展研究项目,以提高地震特征描述能力和地震危险性理解能力。这些工作的目的都是为了减小地震给人类带来的风险。为了保持其在地震监测方面的突出地位,NEIC必须改进运行和24小时×7天工作模式的稳健性,实现服务和基础设施的现代化,跟进地震学领域研究和创新的步伐,诸事并举,方可持续推陈出新。本文件通过描述未来五年(2019~2023)发展的具体途径和机遇,对NEIC如何能够最好地实现这样的目标进行了概述。本规划确定了几个最为重要的业务和研究的重点领域。首先,NEIC必须最终完成对其区域监测能力的提升,包括实现各种改进的地震检测和关联算法。最近在地震监测研究进展当中最振奋人心的方法之一涉及到机器学习的使用。NEIC必须探索机器学习在改进了的地震检测和震源特征描述方面的益处。NEIC还需要探索信息在可用时,而不是在满足某些质量标准时,发布信息的益处,从而解决与地震信息及时性相关的问题。为此,将全球定位系统(GPS)实时数据纳入NEIC业务工作流程,会有助于提高中强地震信息产出的速度和准确性。最后,NEIC应探索如何进一步扩展和提高服务于地震响应工作期间产品的质量和内容,包括生成新的特定地震序列产品,在地震信息中增加演变成分,以及继续改进震后影响方面的产品。