日本南海海沟地震灾害预测概述

以日本南海海沟地震为例,介绍了日本对该次地震发生概率的研究,展示了日本南海海沟地震引发的地震动灾害、海啸灾害及其他方面灾害评估的方法和结果,为合理应对日本南海海沟地震以达到防震减灾目的奠定了基础。     

河北昌黎M4.2地震强震动记录分析

2015年9月14日河北昌黎发生M 4.2和M 3.3地震,发震时刻相差13 min,震中位置基本一致,共有12个强震动台站记录到M 4.2地震近地场地面运动,采用反应谱和傅里叶谱处理分析此次地震强震动记录,并对比土层台和基岩台强震动记录特征,由强震动数据得出最小震中距台站的仪器烈度约为Ⅴ度,与烈度速报和灾害评估宏观烈度基本一致,体现出强震动台网建设的作用和效果。     

港湾中海啸流的模拟及其时空演变特征对输入条件不确定性的响应分析

一直以来,海啸波特征作为表征海啸潜在破坏性的参数指标得到了广泛应用,特别是针对近场极端海啸事件造成的灾害来说,这种表征具有较好的适用性.然而总结分析历史海啸事件造成的损失发现：在远场近岸及港湾系统中,海啸诱导的强流却是造成损失的主要原因.陆架或港湾振荡导致海啸波幅快速升降诱发强流,可能促使港工设施受到威胁及损害,进而对海啸预警服务及海事应急管理提出了新的挑战.因此,全面理解与评估海啸在港湾中诱发的灾害特征,探索港湾中海啸流的数值模拟方法,发展针对港湾尺度的海啸预警服务指导产品尤为迫切.受限于海啸流验证数据的缺乏及准确模拟海啸流技术方法的诸多不确定性,大部分海啸数值模拟研究工作主要是针对水位特征的研究及验证,可能导致对港湾中海啸灾害危险性认识的曲解与低估.本研究基于非线性浅水方程,针对夏威夷群岛三个典型港湾建立了精细化海啸数值模型（空间分辨率达到10 m）,并联合有限断层破裂模型计算分析了日本东北地震海啸在三个港湾及其邻近区域的海啸特征,波、流计算结果与实测结果吻合较好,精细化的海啸港湾模型模拟结果可信.模拟发现港湾中较小的波幅,同样可以产生强流.综合分析日本东北地震海啸波、流特征对输入条件不确定性的响应结果发现：港湾中海啸波-流能量的空间分布特征差异较大,这与港湾系统中海啸波的驻波特性相关;相比海啸波幅空间特征,海啸流特征具有更强的空间敏感性;海啸流时空分布特征对输入条件的不确定性响应比海啸波幅对这些不确定性的响应更强,海啸流的模拟与预报更有挑战性;不确定性对海啸流计算精度的影响会进一步传导放大港湾海啸流危险性的评估及对港工设施产生的应力作用的误差,合理的输入条件对海啸流的精确模拟至关重要.最后,希望通过本文的研究可以从海啸波-流特征角度更加全面认识近岸海啸灾害特征,拓展海啸预警服务的广度与深度,从而为灾害应急管理部门提供更加科学合理的辅助决策产品.     

新疆尼勒克、巩留交界M_S6.0地震强震动观测记录初步分析

收集整理本次地震新疆强震动观测台网获得的强震动记录,简要进行了分析,并完成了部分典型记录的特征计算,为新疆强震动台网积累了资料,也为进一步开展地震动特征研究提供了参考。     

2011年3月11日日本地震海啸越洋传播及对中国影响的数值分析

北京时间2011年3月11日13时46分(05:46 UTC)日本东北部近海(38.3°N,142.4°E)发生M_w9.0级特大地震,此次地震的强度为日本近1200a来最强.随后环太平洋的数十个国家和地区的验潮站和海啸监测浮标均监测到了强震引发的越洋海啸,海啸奔袭23 h到达南美洲的智利沿岸;此次海啸除了对近场的日本东北部沿岸地区造成了巨大灾害,还对太平洋东岸的部分国家和地区造成了一定程度的影响.地震发生4 h后海啸波到达我国台湾东部沿海,6~8 h海啸波到达我国大陆东南沿海,受此影响我国发布了第一份海啸蓝色警报.本文利用海啸数值模型对此次地震海啸的产生、越洋传播过程进行了数值模拟,给出了海啸波能量在我国近海及泛太平洋区域分布特征;同时重点模拟分析了海啸波在日本及中国近海传播的波动特征,模拟结果与观测数据吻合良好.最后通过对数值模拟结果的分析,阐述了此次海啸对中国的影响,给出了潜在的日本地震海啸对中国的风险估计.     

汶川地震远场地震动特征及其对长周期结构影响的分析

汶川8．0级大地震中,中国数字强震动台网获得了大量的数字强震动记录,这些记录特别是远场记录具有丰富的长周期地震动分量。本文根据东南强震动中心获取的区域数字强震动记录,分析汶川8．0级地震的远场地震动特征,研究了基岩场地及深厚软弱场地的长周期地震动及其差异;根据长周期结构的特点,选取建于深厚软弱场地上的江苏A050强震台的超长地震记录进行结构地震反应分析,研究汶川8．0级地震对远场长周期结构的影响,并结合实际震害特点,提出了长周期结构抗震及地震安全对策中一些值得注意和思考的问题。     

2014年云南鲁甸6.5级地震强震动观测记录及初步分析

2014年8月3日云南鲁甸发生MS6.5地震,在震中及其周边地区分布的中国数字强震动台网的81个台站获取了这次地震的主震强震动记录.特别是位于极震区鲁甸龙头山镇财政所强震动台,完整记录到这次地震的地震动时程,其东西向PGA达948.5 cm/s2,该台站周边多栋多层建筑物底层完全倒塌和损毁,与记录所反映的强烈震动相吻合.初步分析强震动观测记录,讨论了本次地震的震中位置、破裂方向和强震动衰减速率等问题.     

河北文安5.1级地震首都圈实时强震动台网加速度记录分析

通过分析首都圈实时强震动台网对文安5.1级地震的强震动记录及其加速度等值线图的对比,结果表明:(1)仪器记录峰值加速度衰减特性可以反映地震宏观特征;(2)仪器记录峰值加速度衰减关系可以作为基岩水平理论衰减关系峰值加速度的一种标定方法;(3)这次地震为我们今后进行强震动观测提供了重要的经验启示及改进方向.     

山东沿海地区地震海啸研究

地震海啸是一种极其严重的地震次生灾害。山东是世界上最早记录地震海啸的地区。收集整理了山东沿海地区记载的7次地震海啸史料,对每次地震海啸进行了信度评级,认为仅有一次可能是海啸。根据山东沿海地区历史地震海啸、地震类型、沿海地理环境、现代地震海啸记录资料等分析,表明山东沿海未来遭受破坏性地震海啸的可能性较小。     

基于强震动记录的地震生命损失快速评估方法

随着我国强震动观测数据数量和质量的大幅提高, 破坏性地震发生后所观测到的强震动记录也在试验性地转化为仪器烈度数据． 本文将强震动记录引入应急性的生命损失快速评估, 借助已有的地震应急灾害损失快速评估模型的表达方法, 提出了一种将仪器烈度概率密度函数和生命损失函数相结合的地震人员伤亡快速评估方法． 通过确定仪器烈度的概率密度, 并结合四川地区已有房屋建筑易损性研究成果, 建立了考虑建筑地震易损性并与烈度相关的地震生命损失快速评估函数, 并利用汶川地震的强震动记录对本文提出的生命损失快速评估方法进行评估计算. 结果表明, 该方法的计算结果与实际震害损失结果颇为一致, 说明了该方法的可行性, 因而能够及时为地震应急救援提供可靠信息．      

新疆阿图什市-伽师县交界Ms5．8地震强震动观测分析

2011年8月11日18时06分（北京时间）,在阿图什市、伽师县交界发生5．8级地震,新疆强震台网记录到13条三分向加速度记录,简要分析强震动记录特征,并完成典型记录的频谱特征计算,为进一步开展新疆地震动特征研究提供参考。     

强震动记录数据格式研究

强震动记录数据是构建震害防御体系的重要数据基础,又是应急救援体系的重要参数指标。当今互联网技术及数据库技术的飞速发展,对数据共享及数据应用提供了必要条件,掌握多种强震动记数据格式是上述工作的良好基础。本文着重研究国内外5种主流的强震动记录数据格式(美国USGS格式、日本K-NET格式、美国PEER格式、土耳其格式、中国UA格式),针对目前地震应急需求,提出中国强震动记录数据格式发展建议。     

Stochastic coupled simulation of strong motion and tsunami for the 2011 Tohoku,Japan earthquake

This study conducts coupled simulation of strong motion and tsunami using stochastically generated earthquake source models. It is focused upon the 2011 Tohoku, Japan earthquake. The ground motion time-histories are simulated using the multiple-event stochastic finite-fault method, which takes into account multiple local rupture processes in strong motion generation areas. For tsunami simulation, multiple realizations of wave profiles are generated by evaluating nonlinear shallow water equations with run-up. Key objectives of this research are: (i) to investigate the sensitivity of strong motion and tsunami hazard parameters to asperities and strong motion generation areas, and (ii) to quantify the spatial variability and dependency of strong motion and tsunami predictions due to common earthquake sources. The investigations provide valuable insights in understanding the temporal and spatial impact of cascading earthquake hazards. Importantly, the study also develops an integrated strong motion and tsunami simulator, which is capable of capturing earthquake source uncertainty. Such an advanced numerical tool is necessary for assessing the performance of buildings and infrastructure that are subjected to cascading earthquake–tsunami hazards.     

2022年日本福岛7.4级地震震害分析与对比

2022年3月16日在日本福岛县东部海域发生7.4级地震,本文基于近实时震害评估系统RED-ACT对此次地震进行了快速评估,包括强震动记录分析、区域地震破坏力震害评估结果和典型桥梁破坏,并结合实际震害对比了该系统评估结果以及其他主要震害快速评估系统的分析结果,结果表明：(1)此次地震造成的地面运动强度较大,多数台站记录PGA较2021年福岛7.3级地震更强,反应谱在0.5～1.3s区间呈现远高于2021年福岛地震的趋势。(2)RED-ACT的震害评估结果相较于日本NIED-CRS系统和美国USGS-PAGER系统与实际震害更为接近,在强震动记录较为密集的地区,开展基于强震动时程和建筑非线性分析的震害评估能够得到更为准确的震害评估结果。(3)此次地震对白石市附近桥梁造成了一定的破坏,桥梁破坏附近处的强震动会对典型桥梁结构造成一定程度的破坏。     

日本熊本MW7.0地震同震位移场和震源滑动模型反演

利用2016年4月16日日本熊本M_W7.0地震震中周围94个近场强震动台的观测资料和新近改进的强震经验基线校正方法SMBLOC,尝试解算并绘制了一个内陆M7左右走滑型地震的同震位移场全貌,并反演了其震源滑动模型.与日本国土地理院(GSI)公布的该地震57个GPS同震位移结果的比较显示,两种完全不同资料、不同解算方法给出的水平同震位移场的最大幅值均为100 cm左右,均呈右旋走滑为主兼具部分正断分量的震源机制.强震最大水平和垂直永久位移分别为104.5 cm和58.0 cm, 分别出现在震中东北侧的KMMH162台和KMM005台.两种资料单独以及联合反演的震源滑动模型均表明,此次地震为北东侧破裂为主并呈双事件特征,且主要滑动均不在初始破裂点附近, 而是集中于第二次事件周围,即距离初始破裂点东北侧约20 km处的走向长约40 km、倾向宽约20 km的范围内.基于强震和GPS模型所得的最大滑动量分别为5.10 m和5.87 m,量级一致,反演矩震级均为M_W7.1左右;主破裂区近地表滑动量比野外调查结果略微偏大,可能与数值效应有关.此外,还利用不同方法得到的解算结果比较了熊本地震特有的12组台间距在3 km以内的GPS-强震台站对各自的三分量同震位移,其结果表明对于M7左右的地震而言,SMBLOC方法解算同震位移时方向和幅值的可靠性下限约为2 cm.      

基于形变观测分析2011年日本9.0级地震与断层运动间关系

2011年3月11日日本发生9.0级地震,本文以此次地震的震间、同震和震后形变观测为约束,依据不同时段断层运动空间分布特征分析日本海沟地区强震与断层运动间关系.震间日本海沟地区,断层运动闭锁线深度约为60km,闭锁线以上从深到浅依次为断层运动强闭锁段、无震滑移段和弱闭锁段.由同震位错反演结果,2011年日本9.0级地震同震存在深浅两个滑移极值区,同震较浅的滑移极值区(同震位错量10~50m,深度小于30km)震间为断层弱闭锁段;同震较深的滑移极值区(同震位错量10~20m,深度在40km左右)震间为断层强闭锁段;而在两者之间的过渡带同震位错相对较小,震间断层运动表现为无震滑移.震后初期断层运动主要分布在在闭锁线以上的同震较深滑移极值区,而同震较浅的滑移极值区能量释放比较彻底,断层震后余滑量相对较小.依据本文同震和震间断层运动反演结果,震间强闭锁段积累10m同震位错需要100多年时间,与该区域历史上7级地震活动复发周期相当;震间弱闭锁段积累30~50m同震位错约需要300~600年时间,与相关研究给出的日本海沟9级左右地震复发周期比较一致.在实际孕震能力判定的工作中,由于不同性质的断层段在同震过程中会表现更多的组合形式,断层发震能力判定结果存在更多的不确定性,但利用区域形变观测等资料给出震间断层运动特征的研究工作对于断层强震发震能力的判定具有非常重要的实际意义.     

Geotechnical engineering aspects of the catastrophic Tohoku (Japan) earthquake of March 11, 2011: the review of first results

Geotechnical engineering aspects of the catastrophic earthquake, which occurred in Japan on March, 11, 2011 and called Tohoku earthquake are discussed. A review is presented of the first results obtained mainly by Japanese scientists based on records of seismic networks of Japan K-NET, Kik-net and on GPS data. The basic concepts of seismic zoning in Japan and the location of the Tohoku-oki earthquake on the seismic zoning maps are described, as well as models of the source process obtained by various authors based on teleseismic data, strong motion data, GPS data, and tsunami observations. The recorded peak accelerations and velocities and their correspondence to the current empirical attenuation curves are discussed. The records of the Tohoku earthquake made by Japanese seismic networks K-NET, Kik-net and some others represent unique seismological material and the most complete seismic database (including vertical array records) in the near-source zone of a strongest earthquake with magnitude M _w = 9. These data will be studied by seismologists all over the world for many years and, probably, they will answer many questions of geotechnical seismic engineering.     

2020年10月22日四川北川MS4.7地震强震动特征分析

2020年10月22日11时03分37秒四川省绵阳市北川县发生MS4.7地震,四川强震动台网与预警烈度速报台网在震区建成较密集的台站,获取了532组三分量加速度记录,有助于开展区域地震动衰减和地震动特征研究.本文对强震记录进行常规处理后计算出强震动记录的相关参数,利用克里金插值方法得到地震动峰值加速度PGA和峰值速度PGV的空间分布图,长轴呈北西—南东方向.分析强震动记录PGA、PGV随距离的衰减规律,与常用衰减关系预测值进行对比,此次地震PGA的衰减特性与俞言祥和汪素云(2006)提出的中国西部地区水平向基岩加速度衰减关系有较好的一致性.北川MS4.7地震获得的密集强震动记录为建立区域衰减关系,以及开展基于经验格林函数方法(EGFM)再现大震强地震动场展布等研究提供了重要的数据支撑.     

Relationship between geomorphological land classification and site amplification ratio based on JMA strong motion records

The relationship between the amplification ratio of earthquake ground motion and geologic conditions at Japan Meteorological Agency (JMA) stations nationwide was examined to propose an estimation method of the amplification ratio that is applicable to entire Japan. The amplification ratios for the instrumental JMA intensity, as well as for the peak ground acceleration and velocity, were obtained from the station coefficients of the attenuation relationships using strong motion records measured at 77 JMA stations over a period of more than 8 years. A combined use of geomorphological land classification and subsurface geology was found to yield the best estimate of the site amplification ratio. This result suggests that these data, and hence the Digital National Land Information, which is a nationwide GIS database, may be conveniently used for the estimation of strong motion distribution over large areas in Japan.     

Correlation of JMA instrumental seismic intensity with strong motion parameters

The Japan Meteorological Agency (JMA) seismic intensity (I_JMA) has been used as a measure of strong shaking for many years in Japan, and it necessitates to know the correlation between the JMA seismic intensity and other strong motion indices, e.g. Peak Ground Acceleration (PGA), Peak Ground Velocity (PGV), and Spectrum Intensity (SI). In this study, two strong motion data sets were selected; in which, the first set consists of 879 three‐components non‐liquefied records selected from 13 major earthquake events that occurred in Japan, the United States, and Taiwan, and the second set consists of 17 liquefied records selected from 7 major earthquake events that occurred in Japan and the United States. The JMA seismic intensity and other ground motion indices were calculated using the selected data sets. The relationships between the JMA seismic intensity and PGA, PGV, and SI were then derived performing a two‐stage linear regression analysis. Results from the analysis show that the JMA instrumental seismic intensity shows higher correlation with SI than PGA or PGV, and it shows the highest correlation with the parameters such as the combination of PGA and SI or the product of PGA and SI. The obtained relationships are also compared with the ones obtained by other studies, which may be useful for the disaster management agencies in Japan and deployment of new SI‐sensors that monitor both PGA and SI. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.