開展長期的、規范化的科學觀測是國家野外科學觀測研究站的首要任務,也是獲取高質量科學數據和開展聯網研究的基礎與保障。本系列規范以國家戰略需求和長期地球物理與地表動力災害研究為導向,指出了地球物理與地表動力災害領域野外站觀測技術規范的基本任務與內容,提出了野外站長期觀測與專項觀測相結合的技術體系,明確了本領域不同類型野外站的觀測指標體系、觀測技術方法和觀測場地建設要求,制定了明確的數據匯交與管理要求,以保證觀測數據的長期性、穩定性和可比性,從而推動開展全國和區域尺度的聯網觀測與研究。本系列規范適用于指導地球物理與地表動力災害領域國家野外科學觀測研究站以及相關行業部門野外站開展觀測研究工作。
序 一
國家野外科學觀測研究站作為“分布式野外實驗室”,是國家科技創新體系組成部分,也是重要的國家科技創新基地之一。國家野外科學觀測研究站面向社會經濟和科技發展戰略需求,依據我國自然條件與人為活動的地理分布規律進行科學布局,開展野外長期定位觀測和科學試驗研究,實現理論突破、技術創新和人才培養,通過開放共享服務,為科技創新提供支撐和條件保障。
2005年,受科技部的委托,我作為“科技部野外科學觀測研究站專家組”副組長參與了國家野外科學觀測研究站的建設工作,見證了國家野外科學觀測研究站的快速發展。截至2021年底,我國已建成167個國家野外科學觀測研究站,在長期基礎數據獲取、自然現象和規律認知、技術研發應用等方面發揮了重要作用,為國家生態安全、糧食安全、國土安全和裝備安全等方面做出了突出貢獻,一大批中青年科學家依托國家野外科學觀測研究站得以茁壯成長,有力提升了我國野外科學觀測研究的國際地位。
通過長期野外定位觀測獲取科學數據,是國家野外站的重要職能。建立規范化的觀測技術體系則是保障野外站獲取高質量、長期連續科學數據、開展聯網研究的根本。科技部高度重視國家野外站的標準化建設工作,并成立了全國科技平臺標準化技術委員會野外科學觀測研究標準專家組,啟動了國家野外站觀測技術規范的研究編制工作。我全程參加了技術規范的高水平專家研討評審會,欣慰地看到通過不同領域的野外臺站站長、一線監測人員和科研人員的共同努力,目前國家野外站五大領域的觀測技術規范已經基本編制完成,將以叢書形式分領域出版。
面對國家社會經濟發展的科技需求,國家野外站也亟須從頂層設計、基礎能力和運行管理等方面,進一步加強體系化建設,才能更有效實現國家重大需求的科技支撐。我相信,“國家野外科學觀測研究站觀測技術規范”叢書的出版一方面將促進國家野外站管理的規范化,另一方面將有效推動國家野外站觀測研究工作的長期穩定發展,并取得更高水平研究成果,更有效地支撐國家重大科技需求。
中國科學院院士 陳宜瑜
序 二
當前我國經濟已由高速增長階段轉向高質量發展階段,資源環境約束日漸增大。推動經濟社會綠色化、低碳化發展是生態文明建設的核心,是實現高質量發展的關鍵。依托野外站開展長期觀測與研究,推動生態系統與生物多樣性、地球物理與地表動力災害、材料腐蝕降解與基礎設施安全等五大領域的學科發展,是支撐國家社會經濟高質量發展和助力新質生產力的重要基礎性保障。
標準化和規范化的觀測技術體系是國家野外站開展協同觀測,并獲取高質量聯網觀測數據的前提與基礎。國家野外站由來自于不同行業部門的觀測站組成,在臺站定位、主要任務和領域方向等方面存在不同程度的差異,對野外站規范化協同觀測和標準化數據積累的影響日益明顯。目前國家野外站存在觀測體系不統一、部分野外站類型規范化技術體系缺乏的突出問題,亟須在現有野外站觀測技術體系基礎上,制定標準化的觀測技術規范,以保障國家野外站長期觀測和研究的科學性,觀測任務實施的統一性與規范性,更有效地服務于國家重大科技需求和學科建設發展。
2021年6月,科技部基礎司和國家科技基礎條件平臺中心啟動了國家野外站觀測技術規范的研究編制工作,并成立了全國科技平臺標準化技術委員會“野外科學觀測研究標準專家組”,組織不同領域技術骨干開展野外站觀測技術規范的編寫工作。兩年多來,數百名野外站一線科研人員開展全力協作,圍繞技術規范的編制進行了百余次不同規模的研討和修改。作為野外科學觀測研究標準專家組組長,我參與了技術規范編制工作的整個過程,也見證了野外站科研精神的傳承,很欣慰地看到一支甘心扎根野外、勇于奉獻和致力于野外科學觀測研究科技隊伍的成長。隨著國家野外站五大領域的觀測技術規范編制工作的完成,該成果將以叢書形式陸續出版,并將很快開展相應的野外站宣貫工作,從而有效推動國家野外科學觀測研究站的規范化建設與運行管理,為更好地發揮國家野外站科技平臺作用,助力實現我國高水平科技自立自強提供基礎性支撐。
中國科學院院士 于貴瑞
前 言
地球是人類賴以生存的家園,然而自然災害的頻發與復雜的地球系統動態變化息息相關。固體地球物理、日地空間環境、水力型災害、重力型災害和地震災害等多領域的觀測研究,不僅是人類探索地球系統演化規律、理解自然災害成因和機制的關鍵基礎,而且是服務于國家防災減災戰略需求、保障社會經濟可持續發展的重要支撐。近年來,隨著全球氣候變化、極端自然事件頻發以及人類活動的加劇,自然災害的發生呈現出更為復雜的態勢。這不僅對科學研究提出了更高的要求,也對災害觀測和預警體系建設提出了更大的挑戰。
國家野外科學觀測研究站作為長期定位觀測和科學研究的基礎平臺,在推動科學認知突破、服務國家重大科技任務以及滿足防災減災重大需求等方面發揮了不可替代的作用。近年來,我國在固體地球物理、日地空間環境、水力型災害、重力型災害及地震災害等領域已建成一批國家級和省部級野外科學觀測研究站。這些站點通過長期監測和科學研究,積累了大量寶貴的數據與經驗。然而,觀測技術與方法的快速發展,以及不同站點間監測目標和任務的多樣性,也帶來了數據標準不一、規范化不足等問題,亟須制定系統化、規范化的觀測指標體系和技術規范,以實現觀測數據的高質量、可比性和共享性,為深入研究災害成因、演化規律及風險防控提供科學依據。
為此,本系列規范圍繞固體地球物理、日地空間環境、水力型災害、重力型災害和地震災害五大領域,系統梳理了相關領域長期科學觀測的目標、任務與內容,結合國家不同發展階段的重大需求,構建了統一的觀測指標體系和技術方法,制定了規范化的觀測流程與數據管理標準。本系列規范的編寫遵循系統性、科學性、先進性和可操作性的原則,充分參考國內外已有技術規范和研究成果,結合我國野外觀測研究的實際需求,力求為未來的聯網觀測與數據共享提供科學指導,支撐國家防災減災戰略目標的實施。
固體地球物理分冊著眼于固體地球物理學的長期定位觀測,探索地球系統的動力學過程及其物質組成和演化規律,為能源資源開發和固體地球災害防控提供科學支撐。
日地空間環境分冊聚焦地球空間環境的狀態及其變化規律,服務于“子午工程”“北斗導航”“載人航天”等重大科技任務,為空間活動安全和高技術系統運行提供保障。
水力型災害分冊立足于受全球氣候變化和人類活動影響的地表水力型災害,研究其成因、演化規律及防控策略,為山洪、泥石流、水土流失等災害的監測預警與防治提供技術支持。
重力型災害分冊針對滑坡、崩塌、地面沉降、雪崩等災害,構建孕災環境與成災機制的觀測指標體系,為區域災害風險評估與防控提供科學依據。
地震災害分冊重點研究強震孕育、地震動效應及次生災害機理,服務于國家地震安全需求,提升地震災害風險防控能力。
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本系列規范可供地球物理學、空間物理學、天文學、災害學、水文學、水力學、水土保持學、地貌學、自然地理學、工程地質學等學科領域科研人員開展野外觀測研究工作參考使用。
本文摘自科學出版社2025年5月出版《國家野外科學觀測研究站觀測技術規范. 第四卷, 地球物理與地表動力災害》一書,內容有刪節。標題為編者所加。
(本文編輯:韋沁weiqin@cspm.com.cn)
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