北京大学地球物理系师生美国加州游学之旅

2020-04-16

  2018年9月24日晚,北京大学地球与空间科学学院地球物理学游学参访团队顺利抵达洛杉矶机场,游学团队共十人,由岳汉、盖增喜两位老师带队,八名学生包括五名2017级本科生(王斌昊、柯赵轲、项洋、陈羲、方景行),以及三名2015级本科生(赵泽严、张思源、郭惠昀)。

  经过一天时间的修整,地球物理一行10人于9月26日正式开展对于加州高校的访问。

  上午九点半,游学团队一行来到了USC进行参访,程颐芳学姐带领一行人参观了地学楼,墙壁上陈列着巨大的矿物样本、poster以及一些教授的介绍。

学姐为我们介绍USC地学方面的研究工作

  之后,南加州地震中心(SCEC)的主任,美国科学院院士John Vidale教授给大家介绍了南加地震中心(SCEC)的概况,对地震研究的方法以及重要性都做了简要的阐述,尤其是深入介绍了地震活动性分析、地震危险性估计(earthquake forcasting)和早期预警(early warning)等方面的知识。大家热烈讨论,对各种新奇的现象提出了许多疑问并得到了教授耐心的解答。通过这次讲座,大家深刻体会到了地震学研究的重要性,并且对于研究局部地下精细结构的方法有了更深一步的了解。

  当日下午,游学团队来到UCLA参观,三位教授与我们分享了他们的科学研究成果。尹安教授为我们介绍了地质学、行星科学等领域的最新研究成果;Peter Bird教授介绍了一种新的研究断层面上的剪应力的方法;Moon教授为我们简要介绍了一些地貌学的相关知识和方法,课堂讨论同样热烈。不久尹教授又特地邀请我们到他的办公室,和我们分享了学科现状,以及将来的建议。

  

  Peter Bird教授为同学们介绍工作 

  9月27日,参访团队来到了Caltech进行交流。Caltech Seismo-lab作为全球首屈一指的地震实验室,在地震学发展领域一直引领国际研究的前沿。Margaret作为大家的向导向大家展示了Wood-Anderson地震仪、现代地震仪以及从San Andreas Fault上取得的断层剖面。

  随后,Margaret带领大家来到了全美最权威的地震新闻发布中心,并向大家介绍了地震危险性评估、ShakeOut、地震应急系统等美国在地震灾害方面的一些措施工作。如果加州发生地震,这里是美国地质地调局向公众发布消息的新闻报告厅。

地震新闻发布中

  地球物理专业访问团参观的三所南加州大学的高校引领国际地球物理研究的前沿,享有非常高的声誉。这次参观访问活动开阔了同学们的眼界,让同学们了解到了国际地球物理研究的前沿工作。

  9月28日,参访团队从南加州赶往北加州,途经DeRose 酒庄。该酒庄建成之后,人们发现酒庄的墙壁在以缓慢的速率每年发生错动。之后研究指出该酒庄位于San Andreas断层的creeping section上,断层两侧以每年几个毫米的速度发生错动。因此该酒庄是San Andreas 断层蠕变区域发生的地方。(creeping section是断层中比较“软”的部分,断层中积累的能量逐渐释放而不是慢慢积累瞬间爆发,因此在creeping section地震不容易发生)断层穿过酒庄以及水渠,岳老师详细地解释了地质过程,以及如何通过水渠的错动判断断层的走向以及滑动方向。

岳老师讲解断层成因

  9月29日,参访团队到达加州大学圣克鲁兹分校(UC Santa Cruz)。地球科学系的Emily Brodsky教授分享了自己研究的方向,以及方法。并且向同学们讲述了申请美国大学研究生,以及在研究生工作中可能面临的一些问题。其中讲到问题驱动的研究以及技能驱动的研究时,引起了同学们的共鸣。之后Emily 教授给大家介绍了UCSC 地球科学系的研究生培养特点。

  在实验室中Emily教授与我们分享了自己研究的器材以及操作方式。

  不久,我们散步到室外。山与天空的交界处以一片草地——学生们休闲放松的场所。沿着路漫步,太平洋展现在我们眼前。各色的人各色模样,望不尽的天空与城市,城市与海湾淡出眼眶。返回的路上,我们来到林间小道,巨大的树木将阳光挡在视野之外,穿过层林,漫步旷野,一路上遇到了蜥蜴、松鼠、蝴蝶。

  下午,一行人来到Natural Bridge海滩,参观了由于海浪绕流侵蚀,将半岛中间掏空而形成的天然桥型结构(Natural Bridge)。Nature Bridge是州立公园,风景优美,也是度假胜地。老师同学们的午餐就是海边烧烤,在蓝天白云,海风树影间大快朵颐。 

Natural Bridge

  9月30日,两个半小时的山路车程之后,我们来到美国三大国家公园之一的Yosemite国家公园。Yosemite有一个非常诗意的中文名字“优山美地”,非常形象的表达了这里的地貌奇观。优山美地是由于地壳隆升以及冰川侵蚀所形成的独特地形。而公园的最主要景区—优山美地峡谷,就是冰川侵蚀造成的“U”型山谷,是非常罕见的地质景观。而Half-Dome 更是整块花岗岩岩体被冰川侵蚀削掉一半儿而形成的独特岩体,近距离观测非常震撼。在Yosemite整个园区的沙盘模型前,岳老师详细的介绍了冰川侵蚀地貌的形成过程。紧接着团队向园区内进发,沿着Mist Trail进行徒步旅行,并在2小时候到达高达80 m 的Nevada 瀑布。

  10月2日,地球物理专业海外访问团参访斯坦福大学地球科学学院,活动包括参加本科生和研究生课程各一门以及参加Greg Beroza教授的组会。上午十点三十分,一行人参与Greg教授的研究生课堂:地震学导论课。Beroza教授讲授了弹性力学基础以及弹性力学方程之间的关系。课程属于高年级本科生课程,对于北大低年级学生有一定难度。不过Beroza教授的讲解深入浅出,在理论推导之余强调了物理概念,加深了同学们对于基本物理问题的理解。

  午餐大家在斯坦福大学食堂用餐,并在餐后参观校园。

  下午,一行人参加Eric Dunham教授的研究生课程--高等地震学。本次讲授的基本内容为一维弹性空间下,位错源格林函数的计算方法。这是一门研究生课程,因此对于访问的本科生而言很有难度。而Dunham教授是应用数学的学位背景,对于物理公式推导严谨,思维缜密,让同学们见识到了数学思维在地球物理问题中的光辉。课程之后,岳汉老师还与Dunham教授就位错源的能量辐射问题进行了探讨。

Eric Dunham的课堂

  随后,大家参与Beroza和Ellsworth教授的组会,三位研究生分享了各自的研究成果。Beroza 教授课题组在地震识别,微震分析,人工智能等多个方面处于全球首屈一指的位置。组会中,几位研究生分别介绍了人工智能,深震分析,噪音分析等方面的内容,让同学们大开眼界。

Greg教授组会合影

  斯坦福大学参访完毕后,一行人来到苹果公司参观。访客中心巨大的虚拟现实站台引起了同学们的关注。

  

  苹果公司虚拟现实体验

  

  苹果公司前合影

  10月3日,参访加州大学伯克利分校(UC Berkeley)。上午一行人首先来到伯克利大学地球科学学院访问。在学院门口摆放了20多种大小岩石,围绕着路口形成环形。同学们根据展板和地图找到每一个对应岩石以及相关介绍。

  进入地学楼后,地球科学系主任,美国科学院院士Michael Manga教授给大家进行了简短的发言,并且与大家介绍了伯克利大学地学的研究方向、研究人员。UC Berkeley的地震实验室是美国最早的地震实验室之一,一直保存在非常古老的地震图数据。

  岳汉老师介绍会议室内的地震记录装置

  之后孔庆凯研究员向大家介绍了地震实验室的几位教授的具体研究方向,并且特别介绍了其研发的MyShake系统。该系统利用手机信号收集地震信息,并发出地震预警。发布以来已经在全球范围内发展了上万规模的用户,搜集了百万条地震记录。同学们对于这一技术非常感兴趣,踊跃提问。随后Roland Burgmann教授介绍了横穿UC Berkeley的一条重要断层——Hayward Fault。该断层历史上发生过一次6.7级地震,而浅层一直在以每年5mm的速度发生蠕变,因此是一条锁定蠕变混合型的断层。Burgmann教授介绍了市政府和大学为了防御Hayward断层的灾害采取的一些举措。随后在李月芯师姐的带领下,地球物理一行人参观了Hayward 断层在体育场附近引起的错动。岳汉老师带领大家观看体育场的错位(伯克利大学体育馆正好被断层分成两块,可以看见墙壁的错位)  

  体育馆位错

  10月4日,旧金山市区游。同学们参观了旧金山市区的重要景点,包括Corona Heights Faults 断层出露,金门大桥,九曲花街。旧金山依山而建,地市起伏,城市旅行很有乐趣。同学们度过了愉快的一天。

  双子峰合影