单台初至P波震级计算方法在广东河源地区的应用

利用广东数字化地震台网70个M_L2.5~5.2的广东河源水库地区地震事件,选取震中距小于100 km台站的垂直向地震波形记录,通过函数形式Bt·exp(-At)来分别拟合单台初至P波前1 s、2 s、3 s时间窗内数据的包络线,采用最小二乘法求出参数B,经回归分析得到了震级与包络参数B、P波速度记录最大值之间的统计关系。结果显示估算震级结果比较可靠,使用三种时间窗分别计算,得到的平均震级偏差都在0.4级以内,单台震级偏差70%以上在0.5级以内,可有效用于预警震级计算,减少预警数据处理时间。     

基于地震预警参数阈值评估内蒙古地区地震潜在破坏区

利用内蒙古地区测震台网记录到的地震波形数据,基于地震预警参数阈值（特征周期τ_c和位移幅值P_d）开展评估内蒙古地区中强地震潜在破坏区范围的研究。按照一定的筛选条件进行筛选后,拟合出适合内蒙古地区的τ_c与震级M_L、P_d与τ_c和震源距R的统计关系式;根据现有地震事件的最大震级,得到仪器烈度为Ⅳ度、震级M_L=5.0时对应的参数阈值为P_d=0.1075cm和τ_c=0.686s。最后对近年来内蒙古境内2次中强地震开展线下模拟,结果表明该方法需要台网具有一定密度,如能均匀分布,效果更好,否则会出现结果仅由经验关系式决定、而实际观测值没有发挥作用的问题。     

利用反投影技术快速测定中强震矩震级及破裂过程——以2023年9月9日摩洛哥MW6.9地震为例

利用远场台阵反投影技术可以较少地依赖先验经验,于震后快速获得震源破裂过程时空分布特征,并据此估算矩震级。本文使用美国阿拉斯加宽频带台阵记录到的远场直达P波数据,基于反投影方法,对2023年9月9日摩洛哥M_W6.9地震震源破裂过程及震级进行分析。结果显示,地震破裂走向以NE-SW向为主,地震能量在10～20s集中在震中距10km范围内释放,与震源机制解和震中区亚特拉斯山脉走向基本一致。震源破裂持续时间结合在全球分布均匀的GSN台网记录到的P波最大位移数据,在震后约15min即可快速估算出本次地震矩震级为M_W7.0,与中国地震台网中心和美国地质调查局发布震级基本一致。     

内蒙古地震台网近震震级与面波震级间转换关系研究

利用内蒙古及周边2008~2015年11月116次M_L≥3.8地震资料,重新测定近震震级M_L、面波震级M_S,基于1范数线性回归(SR1和SR2)和2范数正交回归(OR)方法建立M_L与M_S间的转换关系。同时,对每个点采用高斯随机扰动后发现,高斯扰动前后近震震级与面波震级间的转换关系变化不大。结果显示,正交回归方法(OR)得到的曲线,均方根误差最小,为最佳拟合曲线,转换关系式为M_(S,内蒙)=0.96M_L-0.10。郭履灿震级转换关系M_S=1.13M_L-1.08与本文得到的转换关系存在明显系统偏差,这可能是由于区域构造特征差异所致。M_(S,内蒙)值明显大于M_(S,经验)值,平均差值为0.23,建议使用重新矫正的M_L与M_S转换关系式,M_(S,经验)与M_(S,内蒙)差值数量分布情况显示,差值为0.2~0.3的地震数量最多。     

2020年7月12日唐山MS5.1地震预警处理能力分析

2020年7月12日,河北唐山发生M_S5.1地震,河北省地震预警系统成功地处理并产出了这次地震预警各种结果数据,本文借助此次地震对河北地震预警网内震中距200km范围内台站产出质量以及地震预警前5次处理结果进行详细分析。此次地震发生在河北地震预警网内,平均台间距为10km,首台触发后3s、震后6s发布首次处理结果,与编目结果相比,震级偏差为-1.3,震中位置偏差为2.6km,盲区半径为18km。随着参与定位台站数量增多,震级与位置偏差越来越小,但震级仍整体偏小。河北地震预警网台站产出质量整体较高,其中烈度台作为地震预警最重要的组成部分,是决定预警效果的关键因素。本次地震震中距200km范围内,烈度台平均信噪比为48,震中距50km范围内平均信噪比为112,符合预警系统对信噪比的要求。本次地震预警结果表明,河北地震预警网内台站布局基本合理,波形质量较高,地震预警系统处理软件在本次地震中预警产出效果较好,已经具备了一定的地震预警能力。     

芦山地震和九寨沟地震台站实测震级差异性分析

本文选取2013年芦山地震和2017年九寨沟地震波形,重新量取垂直向振幅,计算宽频带面波震级M_S（BB）,分析各台站实测震级出现方向性差异的原因。其中,通过572个宽频带台站实测芦山地震震级M_S（BB）7.1,通过603个宽频带台站实测九寨沟地震震级M_S（BB）6.9。芦山地震实测震级大于M_S（BB）7.3的台站呈现WN-ES向分布,与断层倾向一致;实测震级小于M_S（BB）7.0的台站呈现NE-WS向分布,与其所在断层走向一致。九寨沟地震实测震级大于M_S（BB）7.0的台站分布呈现NE向分布,与断层倾向一致;实测震级小于M_S（BB）6.8的台站总体分布较为离散,大体呈现NW-SE向分布,与树正断裂走向一致。实测震级偏大的台站方向性分布与多普勒效应和P波辐射花样联系不明显。对比分析芦山地震和九寨沟地震,去除场地响应和仪器自身影响,台站实测震级差异性仍然存在,因此,台站实测震级差异性是由于受到了多普勒效应、辐射花样、仪器和场地响应之外的因素影响。综合考虑地震震级涉及的影响因素,芦山地震和九寨沟地震的台站实测震级差异性可能与地震波的传播路径有关。     

基于单台初至P波快速测定震级方法及应用

通过函数形式Bt·exp(-At)来拟合单台初至P波前2s时间窗内数据的包络线,采用最小二乘法求出参数A和B,并提出三种绘制波形包络线的方法。应用实际地震记录对三种方法进行比较分析,得出一种绘制包络线的最优方法,改进利用波形包络求取震级的方法。利用山东数字化地震台网小于100km的垂直向记录,经过处理和统计,得到震级与包络参数B、P波前2s最大速度值之间的统计关系,内检结果表明与实际震级的偏差较小,为0.36;lgB和震中距Δ存在较好的线性关系,与震级大小无关。因此,可以由P波触发后2s时间窗内最大振幅和参数B通过经验公式来快速估算地震震级,有效增加预警时间,大大缩小预警盲区。     

甘肃及邻区基于地震预警参数τc和Pd的震级快速计算模型研究

地震预警作为目前能够有效减轻地震灾害的手段之一,可以在破坏性地震动来临之前提供几秒至几十秒的预警时间,提醒预警区域采取紧急处置措施以减轻人员伤亡和财产损失。地震预警是一个复杂的系统,其中利用地震参数快速、准确地进行实时震级估算是其有效发挥减灾作用的关键。文章基于2012—2020年发生在甘肃省及邻区的190个地震共821条记录(3.1≤M≤6.6),计算分析在P波1~10 s时间窗长度内,两种地震预警参数(卓越周期τ_c和位移幅值P_d)分别在垂直向、水平向和三分向均值测项三种不同条件下与峰值参数PGV、PGD的相关性,拟合相应的预警震级快速计算模型,并将估算震级M_E与实际震级M_C进行比较。结果表明：时间窗长度的改变对结果有一定的影响,而测项改变造成的差别较小。此外,在拟合度、预测残差均值和标准差,以及残差分布等预测效果方面,采用参数P_d的模型性能优于参数τ_c。考虑到参数和震级的实时计算以及预警信息发布的时效性要求,推荐在该地区应用垂直向记录P波到时3 s后的参数P_d来进行地震预警震级实时快速计算。     

虚拟地震学家(VS)方法在中国地震台网中的测试和评估

建设中国地震预警系统是国家地震烈度速报与预警工程的主要内容,国内外学者通过对预警系统中确定地震参数的方法研究,发现实时确定准确震级这一问题最具挑战性,亟需一种可用的震级实时测定方法用于建设中国的地震预警系统。本文简要介绍了虚拟地震学家(VS)方法,描述了VS方法在中国地震台网用于实时测定地震参数的软件的实现流程,剖析用该方法实时确定2019年6月17日四川长宁6.0级地震的M_VS的过程。通过实时在线测定134个M≥3.0地震的M_VS和回放事件波形测定24个M≥5.0地震的M_VS,对VS方法进行测试,评估其可用性。结果表明,使用VS方法实时确定的M_VS变化平稳,可用性较好。当3个台站的P波信息可用时,第一次测定M_VS时偏差δ的平均值为0.32,δ≤0.5的占79%,平均用时为20s。随着时间的推移,更多可用台站及波形的使用可有效提升测定M_VS准确度。该方法在中国地震台网的应用具有适用性和可行性,是一种可选的实时确定震级的方法,在地震预警中具有较好的应用潜力。     

四川地震预警网外玛多7.4级地震预警分析研究

2021年5月22日2时4分青海省玛多县发生M7.4地震。四川地震预警台网成功地处理并产出了本次地震预警结果。本文针对四川地震预警系统产出的8次地震预警处理结果及预警减灾效能进行了分析。此次地震震中距四川地震预警网55km,首台触发后12.19s发布首次预警处理结果,前5次预警处理结果用时距离首台触发时间均小于35s。与正式地震目录对比,第1次预警处理结果震中位置偏差为17.1km,震级偏差为-1.8,盲区半径为121km。随着参与计算台站数量增多,震中位置偏差和震级偏差不断减小,盲区半径不断增大。由于地震破裂时间长和台站限幅等原因,8次预警震级均偏小。本次地震预警的有效获益区为震中距121～324km的环形区域,此区域内减灾效能显著。本次地震预警结果表明,四川地震预警系统在本次地震中预警产出效果较好,对于网外大地震预警有重要参考意义。     

云南地区S波非弹性衰减与M_L震级测定研究

选取云南地震台网记录的地震波形资料,通过基于遗传算法的Atkinson方法分别计算云南3个区域的介质品质因子Q_0值。根据云南地区地震波衰减的区域性差异,通过震级偏差统计分析了47个台站的单台M_L震级偏差情况。结果显示:云南属于低Q_0值地区,区域性差异明显。位于云南西部区域1的Q_0值相对较高,为251. 3;东部的区域3的Q_0值次之,为216. 9;中部的区域2的Q_0值最低,为102. 6。Q_0值越小的地区,S波衰减程度越大,单台震级偏小于台网平均震级的台站也就越多。同一地区的台站在测定相同区域内的地震时,虽然地震波非弹性衰减程度相近,但由于受到各台站场地不同增益作用的影响,其单台震级偏差情况有所不同。     

地震预警中两种利用卓越周期估算震级方法的比较

利用地震P波初始信息快速估算震级是地震预警系统中的重要部分之一,文中详细介绍了地震预警研究中常用的两种卓越周期估算震级方法:τpmax方法和τc方法。为了评估这两种方法哪一种震级估算精度更高,文中通过设置不同的估算震级时间窗以及不同的滤波频带,利用震级范围4.1～7.9的22次地震的强震观测记录对这两种方法进行了比较分析。比较的结果表明:本文计算得到的τpmax值和τc值与震级之间均存在线性比例关系,与前人的研究结果一致;在相同的0.075～3 Hz带通滤波条件下,利用P波触发后3 s地震记录计算的τc值可获得最优的震级估计结果,τc与震级的相关系数为0.78,标准差为0.16。仅经过0.075 Hz高通滤波得到的τpmax值与震级的线性相关度比0.075～3Hz带通滤波得到的τpmax值与震级的线性相关度低,而是否经过低通滤波对τc值与震级的线性比例关系没有影响。建议在地震预警系统中优先采用3 sτc方法作为震级估算方法。     

基于线性密集台阵的2023年甘肃积石山MS6.2地震断层低速带研究

2023年12月18日,甘肃省积石山县发生M_S6.2逆冲型地震。该地震发生在祁连活动地块拉脊山北缘断裂带,在断裂两侧曾发生过20余次5级左右中强地震,地震活动频次高,因此研究拉脊山断裂带特征具有重要意义。根据拉脊山断裂走向和此次地震余震分布,在刘集乡布设一条线性密集台阵,利用不同方位的余震事件计算体波的走时延时和放大效应。结果表明,P波和S波分别存在6个采样点(约0.012 s)和15个采样点(约0.03 s)的走时延时,推断出台阵西侧存在一个约150 m宽近似垂直的断层低速带,且该结果与远震P波相似性系数矩阵结果一致。     

2017年九寨沟MS7.0地震同震地表三维形变场解算研究

利用覆盖九寨沟M_S7.0地震的Sentinel-1升、降轨和Radarsat-2升轨数据,分别提取了3个轨道沿雷达视线向形变,运用多平台联合观测方法解算了九寨沟地震沿地表真实的垂直向、SN向和EW向形变信息。结果表明,3个轨道InSAR数据均监测到了LOS向同震形变,范围约55km×45km,呈“果仁状”,靠近卫星飞行方向最大形变量为12.9cm (降轨),远离卫星飞行方向最大形变量为19.5cm (升轨)。三维形变结果显示,垂直向上位移达23.4cm,垂直向下位移达17.6cm;北向位移达141.8cm,南向位移达100.2cm;东向位移达22.0cm,西向位移达10.7cm。树正断裂两端地块呈非对称水平相对运动,上盘单侧向东形变较剧烈,符合左旋走滑型地震事件的运动特征。     

一种基于贝叶斯理论的P波双参数地震预警方法

为了及时、准确、可靠地发出地震预警信息,本文提出了一种基于贝叶斯理论的地震P波双参数预警方法.选取中国地震台网中心记录的四川地区的355条地震数据,统计P波触发后前3 s的P波平均周期τc和位移幅值Pd,结合贝叶斯理论建立震级和峰值加速度的预测模型,并以震级M4.5和峰值加速度为120 cm/s2为预警阈值,建立了地震...     

地震预警震级确定方法研究

地震预警技术是减轻地震灾害损失的有效手段之一．地震预警系统中,地震震级计算是最重要也是最困难的部分之一．利用日本KiK-net台网和四川汶川余震共142次地震事件的记录,分别采用tau;c和Pd方法统计得到了地震预警震级的计算公式,震级计算的方差分别为0.62和0.56个震级单位．为消除震级计算过程中出现的震级饱和现象,作者拓展了Pd方法,提出了一套对位移幅值连续追踪测定的算法．当时间窗长度为10 s时,采用该方法的震级计算方差仅为0.37个震级单位,充分满足地震预警系统的需求．同时,该方法也实现了信息的连续过渡,提高了对现有信息的利用率．最后,还对位移幅值Pd用于地震动峰值PGV的估计以及不同特征参数间的相容性等内容进行了讨论．      

高频GPS形变波与地震波在日本MW9.0地震中的对比研究

高频GPS动态监测可快速准实时解算地表位移,其在地震参数快速确定、地壳形变短期变化过程、震源破裂过程和震级标度研究等方面成为传统地震学的补充。针对浙江省内的1Hz的GPS数据,本文采用GAMIT的TRACK模块,获得了日本2011年3月11日M_W9.0地震的位移时间序列,并将其与浙江省地震台网并址观测的地震计获得的位移信号进行对比。结果显示,高频GPS与地震计获得的峰值地动位移之间差异在GPS的观测误差范围内。相对于原始波形,两者在0.005～0.1Hz频段上的水平方向相关系数提高了50%以上,高程方向相关系数提高了2倍以上。研究表明,高频GPS与宽频带地震计的观测结果在时序和频谱上有相互重合的区域,GPS和地震仪可以共同覆盖地震地表位移的全部可能范围。     

基于Kik-net井下基岩强震动记录的持续地震预警震级估算方法

基于地震预警中不同预警参数估算的震级差别很大,且原因不清楚,使得震级估算的准确性难以得到保证。利用井下基岩观测点的强震动记录可以最大限度减少场地条件的影响,震级估算具有干扰小、质量高的优点。选用日本Kik-net 358个台站井下基岩观测点的14 423条强震动记录数据,通过分析预警参数τ~p_(max)、τ_c、τ_(log)、P_d、IV~2分别在P波初至1 s、2 s、3 s等时段下的震级估算效果,揭示了以前未有解释的造成基于各参数估算的震级差异的原因,并给出一种震级持续估算方法。本文发现:τ~p_(max)受场地条件影响明显,建议采用基岩场地强震动记录数据进行计算;τ_c和τ_(log)受加速度记录积分计算影响容易使得震级估算偏大;P_d采用P波初至4 s进行计算,可以避免6.5～7.2级地震的震级饱和。提出了实时调整预警参数的震级持续估算方法,即基岩强震动记录的初至1 s、2 s P波的τ~p_(max)估算震级,初至3 s P波的P_d估算震级,并以初至4 s地震波的P_d估算震级作为最终的估算震级。     

2012年唐山ML5.2地震前后的速度结构对比分析

针对2012年5月28日唐山M_L5.2地震发生在老震区5级地震平静17年的背景,且其震级与唐山大地震序列强度衰减趋势相比明显偏高这一现象,采用双差层析成像方法,以2年为时间间隔对唐山地区2010年5月～2016年5月的地震数据进行反演,获得该区2012年唐山M_L5.2地震前后地壳的三维地震P波和S波速度的空间分布,结合此次地震的精定位震源参数,对比分析地震前后震源区地下介质波速的变化特征。研究结果发现此次地震发生前,震中处在高低速过渡带的位置,震后震中附近的波速出现一定程度的降低。     

2016年安徽无为MS3.0震群序列发震构造与震后趋势研究

首先通过模板匹配方法检测无为震群活动期间目录遗漏的地震事件,共识别出5次遗漏地震事件,震级为M_L0.5～1.2,得到了更为完整的地震目录;然后基于波形互相关震相检测技术标定震相到时,进而采用双差定位方法进行精定位,精定位后震群分布更加集中,未见明显的优势方位分布;采用Snoke方法计算震级较大地震的震源机制,结果表明,此次震群为NEE向的水平挤压与NNE向的水平拉张应力场作用下具逆冲分量的走滑型地震活动,严家桥-枫沙湖断裂可能为其发震构造;最后,计算了震群序列的视应力,结果显示,视应力和扣除震级影响后的差视应力随着震群序列的衰减逐渐恢复,因此,分析认为,随着无为震群序列的衰减,震源区发生更大地震的可能性不大。