基于PMC方法的山东省测震台网监测能力评估

为了实现对山东区域测震台网监测能力的科学准确的评估,分析山东及邻区地震监测能力的时空分布特征,为该区的地震研究和测震台网的进一步优化布局提供科学依据.本文利用"基于概率的完整性震级"(PMC)方法,通过计算山东测震台网的117个台站对周边地震事件的检测概率、测震台网的合成检测概率以及最小完整性震级,来评估测震台网的监测能力.单台检测概率结果显示,PMC方法可客观反映117个台站对地震事件的监测能力,在距离台站较近的区域,检测概率随着震级和震中距的增大而增大,处于沂沭断裂带中南段的台站对低震级档的地震有较高的监测能力.合成检测概率结果显示,检测概率高值区域主要集中在台站密集的胶东半岛和沂沭带中南段,而靠近山东省界的鲁西和鲁北区域则监测能力较差.最小完整性震级的结果也反映了类似的规律.同时,PMC方法还可以检测不同深度对检测概率空间分布特征的影响.     

基于PMC方法的辽宁测震台网监测能力评估

为获得辽宁测震台网科学准确的监测能力评估结果,分析辽宁及周边地区的地震监测能力时空分布特征,为测震台网的优化提供科学依据。本研究首次将"基于概率的完整性震级"(PMC)方法应用到辽宁测震台网,通过计算获得辽宁地震台网37个台站的单台检测概率、测震台网合成检测概率以及基于概率的最小完整性震级M_P。单台检测概率表明:PMC方法能够客观地反映台站对地震事件的检测能力;营口—海城老震区周围的台站对较小震级的地震有较高的检测能力,受台网布局影响,位于辽宁边界地区台站的检测能力较弱。M_P时空分布特征显示:辽宁中部沈阳—辽阳—本溪—鞍山—盘锦地区1.5≥M_P≥1.2。辽宁南部大连一带监测能力较低M_P≥3.0,辽宁西部与河北交界地区3.0≥M_P≥2.5,辽宁其他区域2.5≥M_P≥1.8。研究结果表明,为进一步提高辽宁地震台网监测能力,需在辽宁东部、东南部建设台站以提高该区域台站密度,在辽宁西部地区建设部分台站和重新规划需要引入的河北共享台站,以提高该区域的台站密度及改善台站空间布局和该区域的监测能力。     

山西地震台网监测能力研究

该研究运用国际上新近发展的"基于概率的完整性震级"(PMC)方法,计算获得山西及邻区区域地震台网44个台站对周边地震事件的检测概率及台网检测概率。发现,因台网布局等影响,山西中部断陷盆地展布区域及两侧隆起区大部分地区的最小完整性震级为MP≤1.5,山西西部边缘地区和最北端与内蒙古自治区、河北省交界地区震级达到1.5≤MP≤2.0,山西最南端的晋陕交界MP为3.0级左右。研究表明,为进一步提高山西地区整体监测能力,在山西西部边缘地区、最北端和最南端可增设台站或引入更多邻省台站。     

内蒙古区域地震台网监测能力研究

国际上新近发展的“基于概率的完整性震级”(PMC)方法,具有可考察地震定位中由于台站人为选择等造成的台网监测能力下降,以及避免传统基于G-R关系的统计算法因地震数目过少而无法评估等优点.本研究利用PMC方法,计算得到内蒙古区域地震台网39个台站对周边地震事件的检测概率及台网检测概率.单台检测概率结果显示:PMC方法能够客观地反映39个台站对地震事件的检测能力;因台网布局等影响,内蒙古区域地震台网中西部和中东部地区的台站检测能力较强,而靠近蒙古、俄罗斯边境的台站, 阿拉善右旗附近地区的台站,以及邻近吉林、黑龙江等地区的台站检测能力较低.合成检测概率结果显示,由于邻省台站的引入,全区80%的地区基于概率的最小完整性震级M_P达到2.2左右,其余地区M_P达到3.3左右.为提高地震台网监测能力,建议在监测能力较弱的中蒙交界地区、东北部地区,以及阿拉善左旗以西地区适度加密台站,进一步优化台网布局.      

基于PMC方法的上海测震台网地震监测能力评估

采用基于概率的完整性震级（PMC）方法,选取上海测震台网13个地震台站及周边省市地震台2008-2019年记录的171个地震,计算各地震台及上海测震台网地震监测能力,并模拟增加新的地震台站后台网监测能力的变化。结果显示：①地表基岩台的监测能力较深井台强,且受噪声和地铁影响,市区深井台监测能力较低;②整体上,台站密布的松江和青浦地区,地震监测能力较强,最小完整性震级为M_L 0.7。台站稀疏的浦东、奉贤、崇明地区,地震监测能力较弱,最小完整性震级为M_L 1.3;③若在上海南部增设奉贤海湾台,可整体提高上海测震台网的监测能力。     

云南数字地震台网监测能力

利用云南省数字测震台网记录无震、无明显干扰事件情况下的48个台站背景噪声资料,计算云南数字地震台网理论监测能力,并利用2013年台网实际记录到的地震事件以及云南省区域地震目录最小完整性震级对理论监测能力进行检验,发现计算结果与实际观测结果基本相符,即云南省测震台网对发生在云南地区地震的监测能力达到M≥1.6。     

中国地震台网监测能力评估和台站检测能力评分(2008—2015年)

针对中国地震台网"十五"项目建成后的地震监测能力科学评估的需求,为进一步优化台网布局、提升边疆海域等重点地区监测能力,本研究利用"基于概率的完整性震级"（PMC）方法,对中国地震台网1001个台站以及2008-10-01-2015-09-17期间实际产出的地震观测资料进行了研究,分析了指定震级档下的检测概率P_E和最小完整性震级M_P的分布.除台网整体监测能力分布外,为直观地用单分值表述逐个台站的地震检测能力,本文发展了基于等振幅曲线的"地震检测能力评分表",给出了国家台和区域台每个台站的地震检测能力评分统计特征和空间分布特征.此外,研究中还采用设定"最佳"地震监测能力目标函数的方式,模拟了通过改进观测条件可获得的地震台网监测能力提升的理论结果.研究结果表明,我国华北和东南沿海等东部地区地震监测能力较高,西部尤其是青藏高原南部地区M_p仅约为4.5,近海海域M_p仅约为3.5;从单个地震台站的运行效益角度,台网运行水平和地震观测资料的分析程度对台站的实际的地震检测能力影响显著,新疆等部分台站稀疏地区地震检测能力较高,而中等台站密度的贵州等部分区域相对较低;国家台的地震检测能力评分D_score系统优于区域台,新疆等西部边疆地区,以及福建等东南沿海地区的D_score明显高于台站密集的东部地区;模拟结果显示,在现有台站布局条件下,通过台站优化改造和提升运维管理水平,可显著提升对内蒙古西部、四川西部、甘肃-青海的北部交界地区、鄂尔多斯地块内部、贵州大部分地区,以及我国近海海域、朝鲜半岛北部和中南半岛北部地区的地震监测能力.     

青海祁连MS5.2地震微震检测与目录完备性研究

利用模板匹配方法对2015年11月23日青海省祁连县M_S5.2地震进行遗漏地震检测研究,由于主震后短时间内目录中遗漏事件较多,故对主震后1天的连续波形进行检测。主震后1天内青海测震台网记录到的余震个数(包括单台)共62个,选取主震后M_L1.0以上余震30个作为模板事件,通过匹配滤波的方式扫描出遗漏地震31个,约为台网目录给出的0.5倍。基于包络差峰值振幅与震级的线性关系估测检测事件的震级参数,最后将检测后的余震目录与台网余震目录在主震后1天内的最小完备震级进行对比分析,结果发现检测后最小完备震级从M_L1.2降到了M_L0.7,得到青海测震台网在祁连地区最小完整性震级为M_L0.7。     

山西地区不同时段地震目录最小完整性震级研究

对地震目录的最小完整性震级M_C的科学评估, 是进行地震活动性和地震危险性分析的重要基础, 而最小完整性震级M_C又是表征台网监测能力的关键参数。 本文据山西地震观测台网建设时间的阶段性差异, 将其分为4个时段, 以1970—2012年山西地区地震目录为基础资料, 利用震级-序号法、 最大曲率法(MAXC)、 90%和95%的拟合度GFT法, 研究了不同时段山西地区地震目录最小完整性震级M_C的时序变化特征。 1970年以来随着山西测震台网的改造, M_C逐步降低, 尤其是“十五”数字化台网改造后, 山西M_L≥0.9地震基本完整, 表明山西地震监测能力逐步提升。     

浅析内蒙古测震台网速报能力

根据内蒙古测震台网的台站分布和监测能力,从地震事件的速报时间、定位质量和震级偏差等方面评估内蒙古测震台网的速报能力和速报质量,分析影响速报能力和速报质量的因素。结果显示,内蒙古测震台网监测能力总体偏弱,区域差异较大,事件的速报实际时间相对较长,震级差异和区域有关。     

重点地震监视区敏感台站的识别研究

识别显著影响重点监视区地震检测能力的“敏感台站”, 对有针对性地开展地震台网运行维护和加强相关区域天然地震与非天然地震的监视跟踪工作有重要意义。 利用基于概率的最小完整性震级(PMC)方法, 通过对研究区地震台站进行“检测能力评分”(Dscore)和“缺失评分”(Missing Score)方式进行识别研究, 以龙门山断裂南段强震危险区为例的重点监视区“敏感台站”识别结果表明, 研究区内51个台站的“检测能力评分”及“缺失评分”, 可识别对重点监视区地震检测能力影响最大的台站, 给出台站停止运行引起的最小完整性震级的变化, 并探讨了多台站停止运行等造成影响的极限情况。 上述“敏感台站”的识别方式, 可为地震台网运行维护、 针对特定目标区的地震监视跟踪和进一步的台网优化改造提供参考。     

天津测震台网地震监测能力分析

通过计算地震台站最小监控震级,得到天津测震台网地震监测能力。采用经典谱估计中的Welch算法,计算天津测震台网31个地震台站噪声水平。取噪声水平有效值的30倍作为能检测到最小地震S波的最大振幅,通过近震震级公式,计算各台站地震震级,取第4个能被检测到的台站地震震级作为最小监控震级。     

南北地震带地震台网监测能力评估的不同方法比较研究

为探讨不同地震台网监测能力评估方法的结果差异性及其原因,本文选用目前国际上比较前沿的“基于概率的完整性震级”(PMC)方法和“完整性震级范围”(EMR)方法,以及中国地震台网常规采用的“震级-最大距离”方法,对2008年10月1日—2015年9月17日南北地震带地区表征地震监测能力的最小完整性震级进行了比较研究.研究中考虑了以往关注不够的地震观测质量一致性问题,统一采用至少3个台站记录的地震资料.结果显示,3种方法的结果差异显著,最小完整性震级的差值在南北地震带个别地区甚至可达M_L2.0,其中,PMC方法获得的最小完整性震级M_p值在32°N以北地区显著低于其它两种方法,震级-最大距离方法获得的最小完整性震级M_r低值结果仅与高台站密度地区有关,与包括EMR方法获得的最小完整性震级M_cEMR相比较在统计均值上则呈M_cEMR < M_p < M_r.进一步对各地震台站的地震检测能力进行评分,结果显示,台站运维水平和对记录地震分析的完整程度,是造成M_p值显著不同于其它方法结果的主要原因,而是否选用相同的记录台站数量等数据质量约束标准,会造成EMR方法与其它方法结果的显著差异.因此,考虑到地震台网运行的实际情况和不同评估方法的计算原理,推荐PMC方法用于地震监测能力的评估.      

方位角对地方震震级测定的影响

收集了湖北省数字测震台网2007—2015年记录到的数字地震波形,利用震相清晰的台站测定了地方震震级,并计算了其与中国地震台网中心公布震级的偏差.在此基础上,以每个数字测震台站为中心,按照每30°为一个区间,将每个台站记录到的地震事件分为12个区间,对每个区间的平均震级偏差和标准离差予以统计分析.结果显示,除去24个无地震事件区间,300个区间的平均震级偏差中,81.7%的偏差小于0.3;再除去14个样本数为1的区间,其余286个区间的方位标准离差中,98.3%的离差小于0.5.经校正后各区间的平均震级偏差和方位标准离差均有所下降,表明地震传播方位对地方震震级测定的影响有所降低.因此,针对数字测震台站对不同方位地震所测定的震级偏差存在的差异进行相应校正是必要且有意义的.      

辽宁地区地震目录最小完整性震级研究

地震目录完整性震级MC是地震学中最为基础的研究工作之一,对完整性震级的科学评估,是进行地震活动性及其他统计相关研究的基础,同时MC也表征了台网监测能力的强弱。以1970年以来辽宁地震台网记录的目录为研究对象,利用"震级—序号"、"最大曲率"、"90%拟合度"等方法对辽宁地区不同时段的最小完整性震级进行了测定。结果显示:1975年之后,随着辽宁测震台网的加密,MC逐步降低;在1989—2007年,辽宁地区一直处于MC1.5的较低的时段;2008年的台网改造对MC产生了一定的影响达到了ML2.0,但在2012年已恢复。表明1989年之后,辽宁地区的测震资料较为完善。     

云南测震台网台站场地响应与ML震级测定的讨论

利用2016年云南测震台网记录到的地脉动数据,运用H/V谱比法计算分析了47个测震台站在0.1～20.0Hz频段内的场地响应。选取2012～2016年期间云南测震台网记录到的ML≥2.5地震做单台震级偏差统计分析,挑出受场地放大作用而出现单台震级大于台网平均震级的台站做去场地放大校正,然后重新统计单台震级偏差情况。计算结果显示云南测震台网的台站受台基条件和所处位置等地质构造因素影响,均存在一定程度的场地放大作用,大部分台站场地响应的卓越频率为1～6Hz,放大倍数为2～4倍。受场地放大作用的影响,大姚、芒市等19个台站的单台ML震级大于台网平均震级。在去除场地放大作用后,台站单台震级与台网平均震级的偏差有所减小。     

山西断陷盆地地震目录最小完整性震级分析

地震目录的最小完整性震级肼。是地震学中最基础、最重要的研究内容之一,也是表征台网监测能力的关键。以1970年至2012年山西断陷盆地地震目录为基础资料,利用“震级一序号”法、“最大曲率”法（MAXC）、90％和95％的拟合度GFT法,研究了山西断陷盆地地震目录最小完整性震级肘。的时间演化特征。分析结果表明,1970年以来,随着山西测震台网的改造,MC逐步降低,尤其是“十五”数字化台网改造后,山西ML≥0．9地震基本完整,表明对地震的监测能力在逐步提升。     

福建测震台网单台震级偏差与台站场地响应关系的初步分析

利用福建测震台网2008年10月~2015年12月记录的每个事件至少有6个台站测算震级的3069个区域地震事件,进行单台震级与台网平均震级的偏差统计,获得了各台站的总的震级平均偏差为-0.31~0.68,并统计各台站测算震级所量取最大记录振幅相应的周期,获得优势周期为0.06~0.38s;通过Moya方法反演各测震台站的场地响应,获得98个台站对1~20Hz频带的场地响应,结果显示场地对某些频带信息有放大或抑制作用;通过比较Wood-Anderson地震仪摆固有0.8s周期所对应的场地响应、各台样本优势周期所对应场地响应的震级偏差与各台总的震级平均偏差,发现台站测算震级相应优势周期的场地响应的震级偏差与台站震级平均偏差有较好的线性关系,表明单台震级的偏差与测算震级所量取最大记录振幅相应的周期的场地响应有较大关系。     

基于场地响应和量规函数对唐山5.1级地震的震级校正

利用2010年以来河北省测震台网记录到的654个M_L≥2.5地震波形数据,使用Moya方法联合反演计算震源谱及各台站场地响应。河北省测震台网实时接收168个台站数据,最终反演得到151个测震台站场地响应结果。结果显示,频率1～20Hz内各台站均存在不同程度的场地放大效应,随着频率的变化,各类基岩台的场地响应变化较为复杂。位于第四系沉积类的台站场地响应在低频段1～8Hz内放大效应显著,在高频段8～20Hz内呈现快速衰减趋势。选取2017年以来河北省测震台网记录的M_L≥2.0地震数据,对各台站单台震级与台网平均震级进行对比统计、分析,最终得出代表河北地区的地方性震级M_L新量规函数。针对2020年7月12日河北唐山5.1级地震,利用本文得到的台站场地响应结果对震级偏大且有放大作用的台站进行放大作用消除,再分别用现用地方性震级M_L量规函数和河北地区地方性震级M_L新量规函数对单台震级进行重新计算,结果显示震级偏差均有所减小。     

四川泸州地区测震台网地震监测能力研究

为加强川南泸州区域的地震监测能力,新建15个流动测震台站,与泸州和荣昌2个固定台站形成泸州台网。根据《地震震级的规定GB17740—2017》,计算了泸州台网的震级监测能力,并通过实际地震事件的统计分析,验证了震级监测能力计算结果的准确性和合理性。基于D值理论,计算了泸州台网在研究区域的震中定位误差和震源深度定位误差,对比8个合成事件的定位结果,验证了台网的理论定位误差在一定范围内的准确性。对于M_L0.5监测能力内的区域,定量分析了台网对于0.5级地震事件的理论定位误差水平,说明理论震级监测能力和理论定位误差计算相结合的应用合理可行。