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陈运泰:聆听大地脉搏探索地球奥秘
文章来源:《科技创新与品牌》 发布时间:2021-02-03 【字号:

                                                        

                                                                                陈运泰院士

在我们关注中国地震科学发展的同时,有这么一个人,他隐身于喧嚣热闹的都市背后,几十年如一日,默默聆听着大地的脉搏,不断探索地球内部的奥秘。这个人就是著名的地球物理学家、中国科学院院士陈运泰。

  201442日,“中国科协学术建设发布会”在中国科技会堂召开。会议期间,本刊记者有幸与陈运泰院士相识,陈老师和蔼可亲、平易近人,欣然答应接受本刊的采访。采访期间,他轻描淡写,避开个人宣传,交流对话就像一场博弈,记者总是试图挖掘这位地球物理学家身上不同于常人的闪光点。不想让陈老师为难,但也要完成工作,记者惴惴不安,希望笔下的他,既能还原其低调、务实的本色,又能从某种层面上折射出这位科学家身上的闪光点,以飨读者。

  踏实铺路 夯实科学研究根基

  陈运泰,1940年出生于福建厦门,原籍广东潮阳。他有“运泰”这么一个富有底蕴的名字。

  “我的家人、同学、朋友经常友善地拿我的中文名字‘说事’。说我如我的中文名字,运气好。我必须承认这种说法大体上是正确的。的确,在我的人生遇到重要转折点的时候,我常常碰巧幸运地赶上了天时地利!”陈运泰说。

  陈运泰的父母于上世纪20年代自广东潮阳移居福建厦门。他们十分重视子女的培养教育。1950年,陈运泰考入厦门大同中学(1953年改名为厦门第四中学,1985年复名)。厦门大同中学在当时并非是“名校”,至少不是当地最著名的学校,但在它的爱国、进步、民主、求实的优良校风的熏陶下,在以卢嘉锡院士为代表的大同校友杰出榜样的感染下,陈运泰如沐春风,学业进步很快。

  1956年,陈运泰以全校最优异的成绩高中毕业,考入中国一流学府—北京大学。“恰同学少年,风华正茂”,巍巍学府里满腹学识的科学巨匠,蕴含的深厚底蕴和涌动的学术思潮充分滋润着这位年轻学子求知的欲望,1962年毕业于北大地球物理系后,陈运泰考入中国科学院地球物理研究所攻读研究生,师从曾融生先生,研究方向是与地壳上地幔结构有关的非均匀介质中地震波传播理论。读研究生期间,他自强自立,踏实为学,研究工作进展顺利。

  19654月,陈运泰跟随导师曾融生先生来到位于云南昆明的中国科学院昆明地球物理研究所。云南是一个地震频发的地区,在短短的一年多时间里,陈运泰亲历了包括196625日东川6.5级地震在内的多次破坏性地震,并赴地震现场考察,逐渐积累了许多有关地震的实际经验。随后,在华北地区发生的19663月河北邢台地震开始的中国大陆一系列强烈的地震活动,造成人民生命财产的重大损失。这些强烈地震所产生的灾害深深地触动了陈运泰的心灵,为此,他立志要从事与地震震源相关的地震学研究,并主动将主要研究方向从地震波传播理论转向震源物理的理论与应用研究。

  对陈运泰来说,人生最值得庆幸的是遇上了像曾融生院士以及更老的学术前辈顾功叙院士、傅承义院士这样的良师益友,他们对自己的关怀和指导,如影,相伴相随;如灯,指明方向。

  回忆自己的成长和求学经历,陈运泰感谢人生路上遇到的每一位领路人和每段经历。他将从这些经历中提炼的精华用于丰富自己,并引领自己走向成功。

  栉风沐雨 见证地震科学发展

  我国是一个多地震的国家。“地震是一种给人类带来严重灾难的自然现象,会在地球内部特定条件下的构造运动所导致的物理过程。地震科学的基本任务之一是认识地震发生的原因及其规律,预测地震及其灾害,为人类预防和减轻地震灾害服务。”陈运泰介绍。

  五十载栉风沐雨,五十载风雨兼程。

  五十年的时间里,陈运泰融入到中国地震研究事业的拼搏过程中,以探求地震发生的原因和规律为主要目标,将地震学与其他学科研究相结合,发展地震科学,在实际的观测资料中寻求地震科学前沿问题的新证据,埋首耕耘、奉献智慧,亲眼见证和推动了中国地震科学的建设和发展。

  从上世纪70年代起,陈运泰用地震波、大地测量、形变和重力等资料反演与综合研究邢台、昭通、海城、唐山等大地震震源过程、地震破裂动力学、天然与人为地震(地下核爆炸等)近震源观测以及震源过程反演的研究成果增进了对地震破裂过程时空复杂性的了解,是我国震源研究领域的先驱性工作,并因此获1978年全国科学大会奖。此后的十年期间,陈运泰综合研究了中国大陆地震活跃期(19661976年)许多大地震的震源过程,取得了反映这些大地震的震源特性的参数。这些研究成果对于增进地震孕育和发生过程的认识,在理论和实践方面都有着重要意义。

  从1981年开始,陈运泰主持我国第一支用宽频带数字化地震仪装备起来的近震源强地面运动观测队伍的工作。在十余年的时间里,这支观测队的足迹遍布河北卢龙、云南剑川、禄劝、山西大同、新疆马兰等地,获得了大量高质量的强余震或地下核爆炸的近震源强地面运动记录。

  19811983年,陈运泰赴美国洛杉矶加州大学地球与行星物理研究所访问研究。其间,他在国际著名地球物理学家李昂?诺波夫(Leon Knopoff)的指导下,在地震震源的静态、准静态和动态裂纹模型,地震序列的模拟等前沿性的理论研究中做出了重要贡献,从理论上指出应力降的非均匀性和摩擦系数的非均匀性是决定裂纹的扩展、停止和愈合的主要控制因素,地震波激发与辐射性质的复杂性则主要来自裂纹愈合过程和传播过程的复杂性,获得国际同行的重视和好评。他在《英国皇家天文学会地球物理学刊》(Geophys.J.R.astr.Soc.)和《构造物理》(Tectonophysics)上发表的一系列论文至今仍不时被引用。

  上世纪90年代以来,陈运泰和他领导的研究组利用全球的数字地震记录开展对青藏高原发生的一系列重要地震的震源过程的研究。他们发展了用地震波形资料反演位错动态分布的方法,并应用于1990年青海共和6.9级地震、1996年云南丽江7.0级地震、1997年西藏玛尼7.9级地震和2001年青海昆仑山口西8.0级地震的监测中。

  进入21世纪,他又与国际著名地球物理学家诺波夫合作,从理论上重新审核在地震学研究中普遍采用的两条基本原理(即远场位移与动态断层面上的滑移速度成正比,以及断层面上的动态滑移与双力偶等效这两条与地震能量、地震矩的测定密切相关的原理)。通过严格的分析论证,指出以往的理论忽视了断层厚度的效应,以及在地震破裂过程中动态扩展的断层端部强度弱化区的存在,对诺波夫本人最先(1956年)提出的、国际地震学界沿用达半个世纪之久的这两条基本原理做出了修订和补充。

  梅花香自苦寒来,陈运泰就这样一步一个脚印,实现了人生的积累。他把人生的每一次机遇和挑战当成进步的阶梯,不断攀登的过程中,收获了丰硕的“果实”:一系列研究成果先后荣获卢森堡大公勋章(1987)、国家自然科学奖三等奖(1987) 、国家科技进步三等奖(1998) 、“何梁何利”基金科学与技术进步奖(2000)、美国地球物理联合会(American Geophysical Union)国际奖(International Award)(2010)、亚洲与大洋洲地球科学学会(AOGS)艾克斯福特奖(Axford Medal Award,2012)等多项奖励。

  他个人也曾先后荣获“突出贡献中青年专家(1986年)”、“全国地震系统先进个人(1996年)”、“何梁何利基金科技进步奖(2000年)”、“全国地震科技工作先进个人(2007年)等荣誉称号,这是党和国家对他,对他从事地震科学研究的最高褒奖。

  勇于创新 开拓地震研究新领域

  “甘于寂寞,求真务实,勇于创新,追求卓越”,是陈运泰对待科学研究工作的一贯态度,是他能够坦然面对现实,勇敢地憧憬未来的原因。也许,先驱者心中都怀有这样的信念。也许,只有怀有这样信念的人才能追赶飞速发展的时代。凭借深厚的数理功底和多年固体地球物理学的研究造诣,他的研究工作始终位于地球物理领域的前沿。

  根据国际地球科学研究的动向和趋势,陈运泰适时地提出了中国固体地球物理,特别是地震学和地球内部构造的学科发展方向。他指出,“在科学上更深刻地认识地震的本质,是未来世纪地震科学的发展方向。在这方面,新的观测技术和新理论是发展的重点。”

  根据我国地震科学的特点,陈运泰强调地震学研究应与地质学和大地测量学等学科紧密结合,为我国地球科学多学科之间交叉融合构筑了沟通的渠道,为后人开辟了地球科学深入研究的新领域。他提出,“作为研究地震这一自然现象的科学,地震科学已从传统的地震学发展成为包括地震学、地震大地测量学、地震地质学、岩石力学、复杂系统科学,以及与地震研究有关的信息科学在内的、以认识地震本质、预防和减轻地震灾害、造福人类为目标的多学科交叉融合的现代地震科学。”他的这一思想还直接与减灾和改善环境等密切相关,促进了我国固体地球物理学,特别是现代地震科学的发展。

  20世纪80年代起,随着数字技术在地震观测中的大量应用,陈运泰在国内积极倡导并从事数字地震学的研究,这一富有远见的战略思想极大地促进了高技术时代的中国地震学的发展。在他的指导下,中美合作的中国数字地震台网(CDSN)以其高质量的资料和管理水平被国际同行誉为“有记录以来最值得信赖的地震台网”。

  20世纪80年代,他与美国洛杉矶加州大学诺波夫教授合作,就震源动力学发表的一系列高水平的论文,其中提出的“旋转地震学”等基本概念至今仍有深远的学术影响力。

  另外,他领导的中国-欧共体合作的“京西北怀来数字地震台网”被国家科委(科技部)认定为中外合作的“窗口项目”。在此基础上,他主持编撰的《数字地震学》一书,对以数字地震资料为基础的中国地震学的发展起到很大的促进作用。

  20世纪90年代以来,陈运泰开创性地将地震矩张量引入中国地震研究。他投入大量精力研究地震破裂过程反演,并对中国及其周边地区的一些重大地震的震源过程进行了详尽的研究。

  同时,他是“率先将数字地震学和强地面运动地震学引入到中国这样一个大地震多发、地震观测与地震研究历史悠久的国家的科学家之一”。1998年,在印度海德拉巴召开的亚洲地震委员会(ASC)学术大会上,时任国际地震学与地球内部物理学协会(IASPEI)主席、著名的法国地球物理学家伏罗依德瓦(C. Froidvaux)向国际同行特别介绍了陈运泰“把数字地震学引入一个地震大国”的贡献。

  进入21世纪以来,他一直致力于为地震应急反应服务的快速确定震源破裂过程的工作,力求将理论研究成果与我国地震学研究和防震减灾工作的实际相结合。

  2008512日,汶川8.0级地震发生后,他领导的研究组随即下载全球地震台网(GSN)记录资料,进行了汶川地震破裂过程的反演。在地震发生后4小时就提交了测定结果,指出汶川地震有4个滑动量集中的区域,这一结果“预测”了汶川地震宏观破坏的分布特征并为随后的现场调查所证实,为部署抗震救灾工作提供了宝贵的信息。

          

      1972年,陈运泰(左)在傅承义院士(右)指导下从事震源物理研究工作

  老骥伏枥 言传身教惠泽后人

  无论是风雨如磐,还是阳光灿烂,数十年来,陈运泰一刻也没有也没有停止过聆听大地的脉搏,以及对地震的思考。他至今仍活跃在地震科学研究领域的第一线,担任着中国地震局地球物理研究所研究员、名誉所长,北京大学地球与空间科学学院教授、名誉院长,中国地震学会理事长,中国科学院学部主席团成员,中国科协荣誉委员,亚洲与大洋洲地球科学学会(AOGS)主席,亚洲地震委员会(ASC)副主席,国际《地震学刊》(Journal of Seismology)、《国际地球物理学杂志》(International Journal of Geophysics)、《科技导报》、《科学》编委,《地震学报》、英文《地震科学》(Earthquake Science)、《世界地震译丛》主编,《地球物理学报》副主编等职。

  陈运泰历来十分关注科技人才的培养工作,认为培养一流的科技人才与取得高水平的科研成果同样重要。1978年我国恢复研究生制度,他便帮助傅承义先生、曾融生先生等在中国科学院研究生院一起开设“地球物理学基础”、“地球物理学进展”等课程。

  当时百废待兴,没有教材,他们一边上课,一边编写讲义。在这些讲义基础上撰写而成的《地球物理学基础》一书在1985年由科学出版社出版,1990年再印刷,成为我国地球物理学领域最畅销的专业读物之一。陈运泰为研究生院开设震源理论课程,并撰写了“震源理论”的教材,将现代地震震源理论及时地、系统地介绍给中国地震科学界。

  为培养掌握现代地震科学理论的科技人才,他还为地震系统的科技骨干培训班编写了“地震矩张量及其反演”、“地震的定量”等多种教材,并在这些教材的基础上逐步完善成后来在地震科学界具有广泛影响的著作《数字地震学》。

  在研究生培养过程中,陈运泰把高尚的科学道德、严谨的治学态度和无私的奉献精神贯彻始终。身教重于言传。他一向严于律己,凡是要求学生做的,自己一定先行。在学生们的心目中,他既是一位德高望重的科学家,也是一位可敬、可亲的好老师。

  1978年以来,除了19811983年出国访问期间外,每年都为中科院研究生院和北京大学研究生上课,从不间断,教过的研究生有数百人之多。1981年任硕士生导师、博士生导师以来,亲自培养的研究生近50名,其中包括两名伊朗博士生和德国、罗马尼亚等国的博士后。在他培养的学生中不少已经成为国内、国际地球物理各个研究领域的中坚力量。

  “揭示地球内部的奥秘,是一代又一代地球科学工作者所追求的目标,任重而道远。然而,只要我们以求真务实的精神、严谨的科学态度、百折不挠的毅力,团结协作,开展探测、探索,始终遵循认识、实践、再认识的过程,相信一定能为进一步认识地球,揭示其内部的奥秘,实现必然王国向自由王国飞跃,做出应有的贡献”,陈运泰最后说。

  “路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”探索地球内部奥秘没有尽期,这位不知疲倦的科学家背后承载的是中国地震科学研究未来的发展方向…… 

陈运泰,地球物理学家,中国科学院院士、第三世界科学院院士,中国地震局地球物理研究所研究员、名誉所长。1962-1978年曾在原中国科学院地球物理研究所学习和工作。)

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