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重大项目“汶川大地震孕育、发生的动力学及致灾机理研究”结题验收会议在北京召开

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  2015年12月29日,重大项目“汶川大地震孕育、发生的动力学及致灾机理研究”(批准号:41090290)的结题验收会议在北京召开。

现在看来,汶川地震灾区的重建效果是非常显著的。中国科学院院士、中科院成都山地所研究员崔鹏说。

一、设立宗旨

  该重大项目的负责人由中国地震局地球物理研究所的陈运泰院士担任,共设置了四个课题:1)汶川地震序列震源参数的精准测定以及灾害性大地震动力学破裂过程的近实时反演;2)汶川地震震源区地壳介质各向异性结构和时间变化及与地震关系的探索研究;3)汶川大地震的强地面震动及致灾机理研究;4)青藏高原东缘地球动力学、地震危险性、及汶川大地震蕴育和演化的地震物理学模型。

多年扎根蜀地,他亲眼目睹了汶川地震灾区的毁灭、重建和新生。如今,这里的植被得到了较好恢复;村庄以全新的高抗震建筑群焕发生机;避开活动断裂带后,一些大型企业得到了快速发展。绿水青山重回人间,产业升级方兴未艾,受灾民众的生活质量不断提升。

国家自然科学基金委员会—中国地震局地震科学联合基金(以下简称“地震科学联合基金”)由国家自然科学基金委员会和中国地震局共同出资设立,旨在充分发挥国家自然科学基金的导向作用,吸引和汇聚全国相关研究领域的优秀人才,加强面向国家地震安全重大需求的基础前沿技术研究,促进我国地震科学可持续发展和自主创新能力不断提升。

  汶川大地震不仅是破坏力巨大的自然灾害,也是一种重要的地球动力学灾变过程。它不仅为我们提供了珍贵的科学观测资料,也提出了许多挑战性的科学问题。四年来,围绕汶川大地震孕育、发生的动力学及致灾机理研究,该重大项目取得了一系列重大进展和重要研究成果:基于研究区内的地壳、上地幔精细结构研究,对汶川大地震及地震序列的参数进行精确测定,获取了汶川大地震孕育、发生、发展过程的时间-空间演化特征,并发展了无需对破裂方式、破裂速度和子事件的震源时间函数做任何先验假设的反演方法,对灾害性大地震的动力学破裂过程进行实时反演;开展研究区GPS与InSAR震后形变观测,综合利用地震资料和大地测量资料联合反演,获得断裂带及岩石圈(特别是下地壳)的流变学结构及应力应变演化特征,认知下地壳流存在的可能性和断裂带转换层在地震孕育过程中所起的作用;发展了模拟计算非平面的复杂地震断层破裂动力学的新方法,成为目前国际上能够正确模拟任意非平面地震断层动力学问题的三个小组之一,汶川地震破裂动力学模拟就是在新发展的“非平面地震断层破裂动力学模拟方法”基础上开展的,它既是对“构建震源模型”方法的检验,也有助于认识地震破裂动力学物理机制;基于该项目资助,共发表论文74篇,其中SCI论文47篇,这些论文大多发表在Geological
Reaserch Letters,J. Geophys. Res.,Tectonophysics,Geophys. J.
Int.,Bull. Seism. Soc. Am.
等地球物理领域的顶级期刊上。

然而,地震的阴霾从未真正散去。就在汶川大地震10周年纪念日来临之际,青海玉树和西藏双湖县又分别发生了5.3级和4.6级地震。大自然警钟常鸣,提醒我们与地震等灾害的战役不会终结,相关工作者们仍要上下求索。

二、实施原则

  该重大项目深入开展现代地震科学综合研究以揭示汶川大地震的动力学成因、物理过程及致灾机理,发展板内地震物理机制的新理论,探索数值地震预报的途径,为促进我国整体地震科学基础理论研究水平跻身国际先进行列,为进一步提升我国防震减灾能力奠定扎实的科学基础。验收专家组认为该项目全面完成了任务书规定的内容,一致同意通过结题验收。

钻研汶川地震留下的问卷

地震科学联合基金作为国家自然科学基金的组成部分,其申请、评审、管理和资金使用按照《国家自然科学基金条例》、《国家自然科学基金联合基金管理办法》和《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》等有关规定执行。

8万多人死亡,37万多人受伤,4500多万人失去家园,上万亿元财产损失。汶川8.0级特大地震给全国人民留下了难以磨灭的震撼和伤痛。

三、2018年度资助计划、资助领域和研究方向

回头看,正是2008年,拉开了中国进入地震活跃期的序幕。中国地质科学院地质研究所研究员李海兵说。

根据我国防震减灾工作的迫切需求和国际地震科学的发展趋势与研究前沿,2018年度重点围绕“地震构造与孕震环境”、“地震监测预测新理论和新方法”、“地震韧性技术应用基础”三个领域以“重点支持项目”予以资助。直接费用平均资助强度为280万元/项,资助期限为4年,研究期限应填写“2019年1月-2022年12月”。

他向《中国科学报》记者盘点,10年来,青藏高原地区共发生了7次7级以上大地震,除2015年的尼泊尔大地震外,其余6次都发生在中国的巴颜喀拉块体边界。而汶川大地震作为一个标志性事件,深刻影响了我国的自然灾害研究、监测、预防和重建体系。

地震构造与孕震环境领域(申请代码1选择D02下属代码)。

出乎意料闻所未闻,是李海兵对汶川地震的形容。短短90秒内,龙门山的两条大断裂映秀北川和灌县安县断裂分别产生了约270千米和80千米长的巨大同震地表破裂,与此同时还沿其他断裂产生了地表破裂。

针对中国大陆地震构造活动习性、三维成像面临的基础理论和技术问题,结合国内外理论研究现状与发展趋势,拟在以下3个重点研究方向予以资助,发展识别强震发生地点的理论方法,深化对地震孕育发生与致灾机理的认识。

对地质学界来说,汶川地震提出了很多问题:
为什么两条同时破裂的断裂带具有不同的运动学性质?为何很短时间内断层破裂如此长?破裂是如何传播的?汶川地震是如何发生的?下一次这样大地震会在哪里、何时发生?

1.与深部孕震过程相关的地球物理和化学观测量变化机理。

面对这些重要科学问题,中国学者们进行了不懈的探索,交出了一些引人注目的答卷,也留下了许多未解之谜。

科学目标:针对近年来地震前后观测到的重力、地磁、水化学等观测量的变化过程,基于观测数据误差分析,从深部孕震环境的动力学过程角度,开展“由场及源”的理论模型与数值模拟研究,探索震源区震前介质物理性质变化的物理机制,为地球物理场、地球化学网监测预报实践提供理论支撑。

科学家们发现,与一般大地震后断裂的缓慢愈合不同,汶川地震后深部断裂愈合很快,提示该地区正迅速地积聚能量,而这可能在为下一次地震做准备;他们还指出,鲜水河断裂带中段康定地区可能是未来大地震发生的高风险区这些成果在知名学术期刊上发布后,都得到了国际上的高度关注。

主要内容:

10年来,地震在全世界带来了惊人的伤亡和损失。深入认识地震,已经成了全人类的重要课题。然而我们知道的,还远远不够。李海兵说。

流动重力、流动地磁和地球化学资料观测误差研究;

从教训到启示,从启示到行动

重力场、地磁场和地球化学资料时变过程的场源模型与物理机制;

汶川地震之后,国内外地震科学家开展了一系列相关研究,不仅构建了这次地震的构造模型,也发现了很多客观现象,得到了一些重要启示。中国地震局地壳应力研究所研究员徐锡伟说。

震前震源区介质物理性质与介质地下流体组分变化判定方法与物理机制。

一个重要发现就是,活动断层控制着严重地震灾害的空间分布。针对这一现象,中国地震局进一步推进城市活动断层探测,目前已经在近百座地级及以上城市完成,还有十多个城市正在开展探测。这些探测结果都直接影响到城市的土地规划和建设。

2.不同类型活动断层大震复发模型。

同时,在科技部和财政部的支持下,地震系统一直在开展城乡1/5万活动断层填图工作。目前已经确定了华北地区、南北地震带和天山地区约130条主要活动断层的空间位置,为国家重大工程选址、大地震危险性预测、大陆地壳变形动力学研究等提供了科学依据和技术参考。

科学目标:基于高分辨率遥感解译技术,针对青藏高原周缘大型走滑断层和逆断层地震破裂机理研究中亟待解决的热点科学问题,开展高分辨率断错地貌和地质遗迹协同研究,探讨大震复发模型,揭示地震破裂的力学机理。

徐锡伟同时指出,中国处于多个板块相互作用的地带,活动断层数量众多,单靠地震系统的技术力量远远不够。为此,地震局牵头,在系统总结活动断层探测工作内容、技术路线等基础上,起草制定并颁布了《活动断层探测》国家标准,以吸引有相应资质的科研机构和专业队伍一起来完成这项浩大的工程。预计今年10月1日起,这项标准就将正式实施。

主要内容:

不仅如此,中国地震局还申请制订《活动断层避让》国家强制性标准,目前已经立项。一旦有了这项国家强制性标准,各行各业在建设过程中就要主动避开活动断层,这将在我国的防震减灾工作起到举足轻重的作用。徐锡伟说。

高精度累积位移与时空演化特征;

救灾与重建的10年升级路

断错地貌与古地震序列;

10年间,崔鹏参与了汶川、芦山、九寨沟等地震后地质灾害的考察、研究与减灾工作,见证了中国在面对地震等自然灾害时越来越成熟的应对方略。

地表破裂地震复发模型;

汶川大地震发生时,有些地方灾情复杂、信息不明,常会遇到救援部队想进进不去,而遇困人员想出出不来的窘境,形成救援孤岛。到去年九寨沟地震时,在只有一条山区公路可以通行的情况下,一天内把6万人安全送出了受灾区域,创造了救灾奇迹。崔鹏说,我们的灾害救助和应急处置正变得越来越科学、合理、有序和高效。

活动断层地震破裂力学机理。

比起汶川大地震时举国体制的救灾与灾后重建模式,从玉树地震和芦山地震,再到九寨沟地震,越来越注重地方政府在应急救灾和灾后重建中的作用,发展了应对不同规模和损失程度的减灾模式。

3.块体运动、相互作用与强震空间迁移规律。

在崔鹏看来,这种由大到小、由上到下的变迁,体现了救灾与灾后重建的分级管理和责任主体分级机制,也利于有针对性地制定方案,统筹中央和地方资源,实现精准救灾和科学重建。

科学目标:针对大地震空间迁移预测不确定性问题,基于已有地质、地球物理和地震等多种成果,通过数值和构造物理模拟,研究块体运动与相互作用、边界活动断层流变响应,探讨强震空间迁移特征及其成因。

把灾后重建和产业优化配置与升级结合起来,把灾后安置与脱贫攻坚结合起来,把防灾减灾和生态文明建设结合起来芦山地震的灾后重建已经成为减灾防灾综合效益、建设美丽乡村的典范,为全世界树立了样板。

主要内容:

崔鹏说:这些年来,我国在自然灾害的监测预警、应急救援、灾后重建和灾民安置等方面不断总结经验,发展新的技术,形成新的模式,在国际上产生了良好影响。

深浅部变形特征与应力/应变状态;

在这个过程中,科学的作用不可小觑。通过对灾害动力学过程的深入认识和较好模拟,人们可以准确描述灾害危害的范围、性质和程度等;根据破坏能力与建筑物的相互作用关系,可以计算出具体到每一栋房子的危险性和易损性,进而支撑精准的灾害风险管理。

多参数约束的块体与边界带流变学特征;

崔鹏说:我们正致力于灾害形成和灾害链演化机理的研究,探索潜在灾害预测和气候变化条件下未来灾害风险分析,研究风险评估、风险规避、应急救援、风险管理的科学减灾体系,为实现防灾减灾三个转变提供科技支撑。

块体间相互作用与应变特征;

块体运动与地震迁移模;

强震空间迁移成因。

地震监测预测新理论和新方法领域(申请代码1选择D04下属代码)。

针对地震监测预测新理论、新方法和新仪器不足的问题,结合国内外理论研究现状与发展趋势,拟在以下9个重点研究方向予以资助,以支持地震监测预测中的基础理论和关键技术问题研究。

1.六分量地震观测仪器研发。

科学目标:针对现有地震观测缺乏转动分量的问题,开展六分量地震观测技术研发与试验,研制高灵敏度宽频带地震仪,测量平动分量和转动分量,实现六分量观测。

主要内容:

高灵敏度宽带地震仪研制;

高精度光纤旋转地震仪研制;

六分量地震观测方法研究;

高性能地震观测系统综合评价方法研究。

2.活动断层深部精细结构成像新方法。

科学目标:
针对我国地形复杂或人口稠密地区断裂带三维几何结构与介质属性现有探测方法成像分辨率不足的问题,发展超密集短周期台阵成像技术方法,开展活动断层地表几何结构与断层面凹凸体关系研究,发展大震发生地点和震级预测的新方法。

主要内容:

超密集短周期台阵观测技术方案;

断层三维几何结构成像技术方法;

断层面凹凸体结构高分辨率成像技术;

地震发生地点预测新方法。

3.区域尺度深部结构高分辨率成像理论方法。

科学目标:
针对深部构造研究中不同资料不同方法分辨能力的差异性问题,发展多种资料联合成像反演方法,为建立地震带精细构造模型提供基础理论与方法。

主要内容:

全波形反演理论与技术方法;

体波、面波与接收函数联合反演理论方法;

地震、重力与电磁等多种地球物理资料联合反演方法;

重点地震带高分辨率壳幔三维结构模型。

4.城市活动断层探测关键技术。

科学目标:针对城市复杂环境和高噪声背景条件下活断层探测技术难点,发展三维高分辨率成像技术和城区地下结构三维结构建模技术,为减轻城市地震灾害风险提供技术支撑。

主要内容:

数据采集与处理新技术新方法;

活动断层三维成像技术;

地下结构三维结构建模技术。

5.基于三维速度模型的地震定位技术方法研究。

科学目标:
针对一维速度模型地震定位误差较大的问题,发展基于三维速度模型的地震定位方法,为提高区域地震台网地震定位精度提供技术方法。

主要内容:

区域尺度深部结构地震成像方法 ;

南北地震带地壳与上地幔三维速度结构模型;

区域地震台网实用地震定位技术方法。

6.地震短临异常物理模型与预测技术。

科学目标:针对地震预测中有待突破的短临前兆机理和预测技术问题,开展基于断层亚失稳行为的构造物理实验和数值模拟,建立地震短临前兆物理模型及预测技术方案,为地震预测研究和实践提供理论和技术支撑。

主要内容:

断层失稳物理过程与短临阶段的主要特征;

影响断层失稳短临阶段的主要因素和机制;

地震短临前兆机理及物理模型;

地震短临前兆观测及预测技术方案。

7.地震概率预测模型。

科学目标:针对我国地震中长期预测中定量化研究程度不高的现状,以川滇交界东部地区为例,综合已有地球物理、活动构造和地壳形变等研究成果,给出基于断层破裂模型的地震动力学概率预测模型。

主要内容:

构建研究区公共结构模型;

研究区强震破裂模型与动力加载过程;

基于震源物理模型的地震概率预测。

8.大数据与地震数值预测探索。

科学目标:针对大数据分析技术在地震预测中应用不足的问题,综合利用地震观测、地球深部探测、活动断层探查等多学科资料,建立地震孕育发生的物理模型和数学模型,研发计算方法和软件库,探索地震数值预测方法和人工智能应用。

主要内容:

数值地震预测方法初步研究;

地震大数据建模与超算模拟;

人工智能地震预测新方法探索。

9.大震复杂场地的地震动数值模拟。

科学目标:针对各类工程结构抗震所需的宽频带地震动输入需求,研究大震复杂破裂过程的震源模型,发展大震复杂场地的宽频带地震动数值模拟方法,研究复杂盆地和地形等对地震动的影响规律。

主要内容:

大震复杂破裂过程的震源模型;

考虑复杂盆地及地形的三维有限元建模技术;

高效、稳定的宽频带地震动模拟方法;

大震作用下复杂盆地和地形等对地震动的影响规律。

地震韧性技术应用基础(申请代码1选择E08或E09下属代码)。

针对我国日益复杂的城市化进程中所面临的地震风险不确定性、灾害脆弱性、灾害韧性基础理论不足的挑战,结合国内外技术研发现状与发展趋势,拟在以下3个重点支持研究方向予以资助,以支持地震韧性技术应用基础问题的研究。

1.典型岛礁工程吹填场地地震稳定性评价方法。

科学目标:针对现有理论和方法难以适应岛礁吹填场地的客观情况,研究揭示典型岛礁吹填土液化风险和触发条件,建立动力本构模型,提出典型岛礁场地地震反应分析方法和地震稳定性评价体系,为岛礁工程地震安全性评价提供理论支撑与技术基础。

主要内容:

岛礁吹填土液化风险与评价技术;

岛礁吹填土动力本构理论;

岛礁吹填场地地震反应分析方法;

岛礁工程勘察及地震稳定性评价体系。

2.地震滑坡成灾机理。

科学目标:针对地震引起的滑坡风险,阐明地震滑坡的触发机制、崩塌模式、临界条件、崩滑物质的迁移路径,研究断层性质与滑坡数量、影响面积的关系。

主要内容:

不同断层性质的地震滑坡效应及成灾模式;

强震区地震滑坡动态演化机制及长期效应;

地震滑坡风险评估模型。

3.城市工程结构地震灾害风险评估。

科学目标:针对我国城市工程结构地震灾害风险水平及抗震能力存在较大差异的现状,开展典型城市工程结构的破坏机理及灾害风险评估理论等研究,为我国城市工程结构地震灾害风险识别提供理论支撑。

主要内容:

典型城市工程结构地震灾害风险评估理论和方法;

典型城市工程结构抗震能力分类评价体系和指标;

典型城市建筑物群体地震易损性评价方法。

四、申报要求及注意事项

申请人条件。

申请人应当具备以下条件:

  1. 具有承担基础研究课题的经历;

  2. 具有高级专业技术职务。

在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的的人员不得作为申请人进行申请。

限项申请规定。

1.
具有高级专业技术职务的人员,申请(包括申请人和主要参与者)和正在承担(包括负责人和主要参与者)以下类型项目总数合计限为3项:面上项目、重点项目、重大项目、重大研究计划项目(不包括集成项目和战略研究项目)、联合基金项目、青年科学基金项目、地区科学基金项目、优秀青年科学基金项目、国家杰出青年科学基金项目、重点国际合作研究项目、直接费用大于200万元/项的组织间国际合作研究项目(仅限作为申请人申请和作为负责人承担,作为参与者不限)、国家重大科研仪器研制项目(含承担科学仪器基础研究专款项目和国家重大科研仪器设备研制专项项目)、优秀国家重点实验室研究项目,以及资助期限超过1年的应急管理项目[
特殊说明的除外;局委托任务及软课题研究项目除外]。

优秀青年科学基金项目和国家杰出青年科学基金项目申请时不限项;正式接收申请到自然科学基金委作出资助与否决定之前,以及获资助后,计入限项。

  1. 申请人同年只能申请1项地震科学联合基金项目。

申请注意事项。

1.本联合基金申请书报送日期为2018年3月1日至20日16时。

2.
本联合基金面向全国,公平竞争,提倡学科交叉和产学研用结合,择优并重点支持具有良好研究条件和研究实力的科研机构及高等院校,在项目指南公布的研究领域内开展研究。中国地震局将为联合基金项目的实施提供便利条件。

对于合作申请的研究项目,应在申请书中明确合作各方的合作内容、主要分工等。

3.本联合基金申请书采用在线方式撰写,对申请人具体要求如下:

申请人在填报申请书前,应当认真阅读本项目指南和《2018年度国家自然科学基金项目指南》中申请须知的相关内容,不符合项目指南和相关要求的项目申请不予受理。

申请人登录科学基金网络信息系统

申请书中的资助类别选择“联合基金项目”,亚类说明选择“重点支持项目”,附注说明选择“地震科学联合基金”;申请代码1必须按照本项目指南要求选择,申请代码2根据项目研究领域自主选择相应的申请代码。以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理。

重点支持项目合作研究单位的数量不得超过2个。

申请人应当按照联合基金“重点支持项目”申请书的撰写提纲撰写申请书;如果申请人已经承担与本联合基金相关的国家其他科技计划项目,应当在报告正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。

申请人应当认真阅读《2018年度国家自然科学基金项目指南》中预算编报须知的内容,严格按照《国家自然科学基金资助项目资金管理办法》《关于国家自然科学基金资助项目资金管理有关问题的补充通知》(财科教〔2016〕19号)以及《国家自然科学基金项目资金预算表编制说明》的要求,认真如实编报《国家自然科学基金项目资金预算表》。

申请人完成申请书撰写后,在线提交电子申请书及附件材料,下载并打印最终PDF版本申请书,向依托单位提交签字后的纸质申请书原件以及其他特别说明要求提交的纸质材料原件等附件。

申请人应保证纸质申请书与电子版内容一致。

资助项目在执行期间取得的研究成果,包括发表论文、专著、研究报告、软件、专利及获奖、成果报道等,必须标注“国家自然科学基金委员会—中国地震局地震科学联合基金”资助。

4.依托单位应对本单位申请人所提交申请材料的真实性和完整性进行审核,并在规定时间内将申请材料报送国家自然科学基金委员会。具体要求如下:

应在规定的项目申请截止日期(2018年3月20日16时)前提交本单位电子申请书及附件材料,并统一报送经单位签字盖章后的纸质申请书原件及要求报送的纸质附件材料。

提交电子申请书时,应通过信息系统逐项确认。

报送纸质申请材料时,还应包括本单位公函和申请项目清单,材料不完整不予接收(本联合基金纳入集中接收申请范围)。

可将纸质申请书直接送达或者邮寄至国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组。采用邮寄方式的,请在项目申请截止日期前(以发信邮戳日期为准)以快递方式邮寄,以免延误申请。

5.材料接收工作组联系方式。

通讯地址:北京市海淀区双清路83号国家自然科学基金委员会项目材料接收工作组(行政楼101房间,2018年3月16-20日在中德中心多功能厅集中办公)。

邮 编:100085

联系电话:010-62328591

6.联合资助双方联系方式。

国家自然科学基金委员会计划局

地 址:北京市海淀区双清路83号

邮 编:100085

联系人:雷 蓉 王 岩

电 话:010-62328484,62327015

电子邮件:leirong@nsfc.gov.cn

wangyan@nsfc.gov.cn

中国地震局科学技术司

地 址:北京市复兴路63号

邮 编:100036

联系人:张海东

电 话: 010-88015519

电子邮件:zhanghd@cea.gov.cn

五、校内材料报送

申请人请于3.13前完成在线填报并经单位确认后,打印一式两份签字后送科技处。

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