聆聽大地脈搏 探索地球奧秘
陳運泰,地球物理學家,中國科學院院士
1940年,出生于福建廈門
1962年,畢業(yè)于北京大學地球物理系
1966年,(研究生)畢業(yè)于中國科學院地球物理研究所
北京大學地球與空間科學學院教授、名譽院長
在我們關注中國地震科學發(fā)展的同時,有這么一個人,他隱身于喧囂熱鬧的都市背后,幾十年如一日,默默聆聽著大地的脈搏,不斷探索地球內(nèi)部的奧秘。這個人就是著名的地球物理學家、中國科學院院士陳運泰。
2014年4月2日,“中國科協(xié)學術建設發(fā)布會”在中國科技會堂召開。會議期間,本刊記者有幸與陳運泰院士相識,陳老師和藹可親、平易近人,欣然答應接受本刊的采訪。采訪期間,他輕描淡寫,避開個人宣傳,交流對話就像一場博弈,記者總是試圖挖掘這位地球物理學家身上不同于常人的閃光點。不想讓陳老師為難,但也要完成工作,記者惴惴不安,希望筆下的他,既能還原其低調(diào)、務實的本色,又能從某種層面上折射出這位科學家身上的閃光點,以饗讀者—
踏實鋪路 夯實科學研究根基
陳運泰,1940年出生于福建廈門,原籍廣東潮陽。他有“運泰”這么一個富有底蘊的名字。
“我的家人、同學、朋友經(jīng)常友善地拿我的中文名字‘說事’。說我如我的中文名字,運氣好。我必須承認這種說法大體上是正確的。的確,在我的人生遇到重要轉折點的時候,我常常碰巧幸運地趕上了天時地利!”陳運泰說。
陳運泰的父母于上世紀20年代自廣東潮陽移居福建廈門。他們十分重視子女的培養(yǎng)教育。1950年,陳運泰考入廈門大同中學(1953年改名為廈門第四中學,1985年復名)。廈門大同中學在當時并非是“名?!?,至少不是當?shù)刈钪膶W校,但在它的愛國、進步、民主、求實的優(yōu)良校風的熏陶下,在以盧嘉錫院士為代表的大同校友杰出榜樣的感染下,陳運泰如沐春風,學業(yè)進步很快。
1956年,陳運泰以全校最優(yōu)異的成績高中畢業(yè),考入中國一流學府—北京大學。“恰同學少年,風華正茂”,巍巍學府里滿腹學識的科學巨匠,蘊含的深厚底蘊和涌動的學術思潮充分滋潤著這位年輕學子求知的欲望,1962年畢業(yè)于北大地球物理系后,陳運泰考入中國科學院地球物理研究所攻讀研究生,師從曾融生先生,研究方向是與地殼上地幔結構有關的非均勻介質(zhì)中地震波傳播理論。讀研究生期間,他自強自立,踏實為學,研究工作進展順利。
1965年4月,陳運泰跟隨導師曾融生先生來到位于云南昆明的中國科學院昆明地球物理研究所。云南是一個地震頻發(fā)的地區(qū),在短短的一年多時間里,陳運泰親歷了包括1966年2月5日東川6.5級地震在內(nèi)的多次破壞性地震,并赴地震現(xiàn)場考察,逐漸積累了許多有關地震的實際經(jīng)驗。隨后,在華北地區(qū)發(fā)生的1966年3月河北邢臺地震開始的中國大陸一系列強烈的地震活動,造成人民生命財產(chǎn)的重大損失。這些強烈地震所產(chǎn)生的災害深深地觸動了陳運泰的心靈,為此,他立志要從事與地震震源相關的地震學研究,并主動將主要研究方向從地震波傳播理論轉向震源物理的理論與應用研究。
對陳運泰來說,人生最值得慶幸的是遇上了像曾融生院士以及更老的學術前輩顧功敘院士、傅承義院士這樣的良師益友,他們對自己的關懷和指導,如影,相伴相隨;如燈,指明方向。
回憶自己的成長和求學經(jīng)歷,陳運泰感謝人生路上遇到的每一位領路人和每段經(jīng)歷。他將從這些經(jīng)歷中提煉的精華用于豐富自己,并引領自己走向成功。
櫛風沐雨 見證地震科學發(fā)展
我國是一個多地震的國家?!暗卣鹗且环N給人類帶來嚴重災難的自然現(xiàn)象,會在地球內(nèi)部特定條件下的構造運動所導致的物理過程。地震科學的基本任務之一是認識地震發(fā)生的原因及其規(guī)律,預測地震及其災害,為人類預防和減輕地震災害服務?!标愡\泰介紹。
五十載櫛風沐雨,五十載風雨兼程。
五十年的時間里,陳運泰融入到中國地震研究事業(yè)的拼搏過程中,以探求地震發(fā)生的原因和規(guī)律為主要目標,將地震學與其他學科研究相結合,發(fā)展地震科學,在實際的觀測資料中尋求地震科學前沿問題的新證據(jù),埋首耕耘、奉獻智慧,親眼見證和推動了中國地震科學的建設和發(fā)展。
從上世紀70年代起,陳運泰用地震波、大地測量、形變和重力等資料反演與綜合研究邢臺、昭通、海城、唐山等大地震震源過程、地震破裂動力學、天然與人為地震(地下核爆炸等)近震源觀測以及震源過程反演的研究成果增進了對地震破裂過程時空復雜性的了解,是我國震源研究領域的先驅性工作,并因此獲1978年全國科學大會獎。此后的十年期間,陳運泰綜合研究了中國大陸地震活躍期(1966-1976年)許多大地震的震源過程,取得了反映這些大地震的震源特性的參數(shù)。這些研究成果對于增進地震孕育和發(fā)生過程的認識,在理論和實踐方面都有著重要意義。
從1981年開始,陳運泰主持我國第一支用寬頻帶數(shù)字化地震儀裝備起來的近震源強地面運動觀測隊伍的工作。在十余年的時間里,這支觀測隊的足跡遍布河北盧龍、云南劍川、祿勸、山西大同、新疆馬蘭等地,獲得了大量高質(zhì)量的強余震或地下核爆炸的近震源強地面運動記錄。
1981至1983年,陳運泰赴美國洛杉磯加州大學地球與行星物理研究所訪問研究。其間,他在國際著名地球物理學家李昂?諾波夫(Leon Knopoff)的指導下,在地震震源的靜態(tài)、準靜態(tài)和動態(tài)裂紋模型,地震序列的模擬等前沿性的理論研究中做出了重要貢獻,從理論上指出應力降的非均勻性和摩擦系數(shù)的非均勻性是決定裂紋的擴展、停止和愈合的主要控制因素,地震波激發(fā)與輻射性質(zhì)的復雜性則主要來自裂紋愈合過程和傳播過程的復雜性,獲得國際同行的重視和好評。他在《英國皇家天文學會地球物理學刊》(Geophys.J.R.astr.Soc.)和《構造物理》(Tectonophysics)上發(fā)表的一系列論文至今仍不時被引用。
上世紀90年代以來,陳運泰和他領導的研究組利用全球的數(shù)字地震記錄開展對青藏高原發(fā)生的一系列重要地震的震源過程的研究。他們發(fā)展了用地震波形資料反演位錯動態(tài)分布的方法,并應用于1990年青海共和6.9級地震、1996年云南麗江7.0級地震、1997年西藏瑪尼7.9級地震和2001年青海昆侖山口西8.0級地震的監(jiān)測中。
進入21世紀,他又與國際著名地球物理學家諾波夫合作,從理論上重新審核在地震學研究中普遍采用的兩條基本原理(即遠場位移與動態(tài)斷層面上的滑移速度成正比,以及斷層面上的動態(tài)滑移與雙力偶等效這兩條與地震能量、地震矩的測定密切相關的原理)。通過嚴格的分析論證,指出以往的理論忽視了斷層厚度的效應,以及在地震破裂過程中動態(tài)擴展的斷層端部強度弱化區(qū)的存在,對諾波夫本人最先(1956年)提出的、國際地震學界沿用達半個世紀之久的這兩條基本原理做出了修訂和補充。
梅花香自苦寒來,陳運泰就這樣一步一個腳印,實現(xiàn)了人生的積累。他把人生的每一次機遇和挑戰(zhàn)當成進步的階梯,不斷攀登的過程中,收獲了豐碩的“果實”:一系列研究成果先后榮獲盧森堡大公勛章(1987)、國家自然科學獎三等獎(1987) 、國家科技進步三等獎(1998) 、“何梁何利”基金科學與技術進步獎(2000)、美國地球物理聯(lián)合會(American Geophysical Union)國際獎(International Award)(2010)、亞洲與大洋洲地球科學學會(AOGS)艾克斯福特獎(Axford Medal Award,2012)等多項獎勵。
他個人也曾先后榮獲“突出貢獻中青年專家(1986年)”、“全國地震系統(tǒng)先進個人(1996年)”、“何梁何利基金科技進步獎(2000年)”、“全國地震科技工作先進個人(2007年)等榮譽稱號,這是黨和國家對他,對他從事地震科學研究的最高褒獎。
勇于創(chuàng)新 開拓地震研究新領域
“甘于寂寞,求真務實,勇于創(chuàng)新,追求卓越”,是陳運泰對待科學研究工作的一貫態(tài)度,是他能夠坦然面對現(xiàn)實,勇敢地憧憬未來的原因。也許,先驅者心中都懷有這樣的信念。也許,只有懷有這樣信念的人才能追趕飛速發(fā)展的時代。憑借深厚的數(shù)理功底和多年固體地球物理學的研究造詣,他的研究工作始終位于地球物理領域的前沿。
根據(jù)國際地球科學研究的動向和趨勢,陳運泰適時地提出了中國固體地球物理,特別是地震學和地球內(nèi)部構造的學科發(fā)展方向。他指出,“在科學上更深刻地認識地震的本質(zhì),是未來世紀地震科學的發(fā)展方向。在這方面,新的觀測技術和新理論是發(fā)展的重點。”
根據(jù)我國地震科學的特點,陳運泰強調(diào)地震學研究應與地質(zhì)學和大地測量學等學科緊密結合,為我國地球科學多學科之間交叉融合構筑了溝通的渠道,為后人開辟了地球科學深入研究的新領域。他提出,“作為研究地震這一自然現(xiàn)象的科學,地震科學已從傳統(tǒng)的地震學發(fā)展成為包括地震學、地震大地測量學、地震地質(zhì)學、巖石力學、復雜系統(tǒng)科學,以及與地震研究有關的信息科學在內(nèi)的、以認識地震本質(zhì)、預防和減輕地震災害、造福人類為目標的多學科交叉融合的現(xiàn)代地震科學?!彼倪@一思想還直接與減災和改善環(huán)境等密切相關,促進了我國固體地球物理學,特別是現(xiàn)代地震科學的發(fā)展。
20世紀80年代起,隨著數(shù)字技術在地震觀測中的大量應用,陳運泰在國內(nèi)積極倡導并從事數(shù)字地震學的研究,這一富有遠見的戰(zhàn)略思想極大地促進了高技術時代的中國地震學的發(fā)展。在他的指導下,中美合作的中國數(shù)字地震臺網(wǎng)(CDSN)以其高質(zhì)量的資料和管理水平被國際同行譽為“有記錄以來最值得信賴的地震臺網(wǎng)”。
20世紀80年代,他與美國洛杉磯加州大學諾波夫教授合作,就震源動力學發(fā)表的一系列高水平的論文,其中提出的“旋轉地震學”等基本概念至今仍有深遠的學術影響力。
另外,他領導的中國-歐共體合作的“京西北懷來數(shù)字地震臺網(wǎng)”被國家科委(科技部)認定為中外合作的“窗口項目”。在此基礎上,他主持編撰的《數(shù)字地震學》一書,對以數(shù)字地震資料為基礎的中國地震學的發(fā)展起到很大的促進作用。
20世紀90年代以來,陳運泰開創(chuàng)性地將地震矩張量引入中國地震研究。他投入大量精力研究地震破裂過程反演,并對中國及其周邊地區(qū)的一些重大地震的震源過程進行了詳盡的研究。
同時,他是“率先將數(shù)字地震學和強地面運動地震學引入到中國這樣一個大地震多發(fā)、地震觀測與地震研究歷史悠久的國家的科學家之一”。1998年,在印度海德拉巴召開的亞洲地震委員會(ASC)學術大會上,時任國際地震學與地球內(nèi)部物理學協(xié)會(IASPEI)主席、著名的法國地球物理學家伏羅依德瓦(C. Froidvaux)向國際同行特別介紹了陳運泰“把數(shù)字地震學引入一個地震大國”的貢獻。
進入21世紀以來,他一直致力于為地震應急反應服務的快速確定震源破裂過程的工作,力求將理論研究成果與我國地震學研究和防震減災工作的實際相結合。
2008年5月12日,汶川8.0級地震發(fā)生后,他領導的研究組隨即下載全球地震臺網(wǎng)(GSN)記錄資料,進行了汶川地震破裂過程的反演。在地震發(fā)生后4小時就提交了測定結果,指出汶川地震有4個滑動量集中的區(qū)域,這一結果“預測”了汶川地震宏觀破壞的分布特征并為隨后的現(xiàn)場調(diào)查所證實,為部署抗震救災工作提供了寶貴的信息。
1972年,陳運泰(左)在傅承義院士(右)指導下從事震源物理研究工作
老驥伏櫪 言傳身教惠澤后人
無論是風雨如磐,還是陽光燦爛,數(shù)十年來,陳運泰一刻也沒有也沒有停止過聆聽大地的脈搏,以及對地震的思考。他至今仍活躍在地震科學研究領域的第一線,擔任著中國地震局地球物理研究所研究員、名譽所長,北京大學地球與空間科學學院教授、名譽院長,中國地震學會理事長,中國科學院學部主席團成員,中國科協(xié)榮譽委員,亞洲與大洋洲地球科學學會(AOGS)主席,亞洲地震委員會(ASC)副主席,國際《地震學刊》(Journal of Seismology)、《國際地球物理學雜志》(International Journal of Geophysics)、《科技導報》、《科學》編委,《地震學報》、英文《地震科學》(Earthquake Science)、《世界地震譯叢》主編,《地球物理學報》副主編等職。
陳運泰歷來十分關注科技人才的培養(yǎng)工作,認為培養(yǎng)一流的科技人才與取得高水平的科研成果同樣重要。1978年我國恢復研究生制度,他便幫助傅承義先生、曾融生先生等在中國科學院研究生院一起開設“地球物理學基礎”、“地球物理學進展”等課程。
當時百廢待興,沒有教材,他們一邊上課,一邊編寫講義。在這些講義基礎上撰寫而成的《地球物理學基礎》一書在1985年由科學出版社出版,1990年再印刷,成為我國地球物理學領域最暢銷的專業(yè)讀物之一。陳運泰為研究生院開設震源理論課程,并撰寫了“震源理論”的教材,將現(xiàn)代地震震源理論及時地、系統(tǒng)地介紹給中國地震科學界。
為培養(yǎng)掌握現(xiàn)代地震科學理論的科技人才,他還為地震系統(tǒng)的科技骨干培訓班編寫了“地震矩張量及其反演”、“地震的定量”等多種教材,并在這些教材的基礎上逐步完善成后來在地震科學界具有廣泛影響的著作《數(shù)字地震學》。
在研究生培養(yǎng)過程中,陳運泰把高尚的科學道德、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和無私的奉獻精神貫徹始終。身教重于言傳。他一向嚴于律己,凡是要求學生做的,自己一定先行。在學生們的心目中,他既是一位德高望重的科學家,也是一位可敬、可親的好老師。
1978年以來,除了1981至1983年出國訪問期間外,每年都為中科院研究生院和北京大學研究生上課,從不間斷,教過的研究生有數(shù)百人之多。1981年任碩士生導師、博士生導師以來,親自培養(yǎng)的研究生近50名,其中包括兩名伊朗博士生和德國、羅馬尼亞等國的博士后。在他培養(yǎng)的學生中不少已經(jīng)成為國內(nèi)、國際地球物理各個研究領域的中堅力量。
“揭示地球內(nèi)部的奧秘,是一代又一代地球科學工作者所追求的目標,任重而道遠。然而,只要我們以求真務實的精神、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、百折不撓的毅力,團結協(xié)作,開展探測、探索,始終遵循認識、實踐、再認識的過程,相信一定能為進一步認識地球,揭示其內(nèi)部的奧秘,實現(xiàn)必然王國向自由王國飛躍,做出應有的貢獻”,陳運泰最后說。
“路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索?!碧剿鞯厍騼?nèi)部奧秘沒有盡期,這位不知疲倦的科學家背后承載的是中國地震科學研究未來的發(fā)展方向……
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