河北台网地震预警系统和测震数据对比分析

将河北省地震台网2015～2016年地震预警和测震数据从地震触发、地震速报和编目方面着手,在地震三要素及震源深度等方面进行对比研究,梳理三网(测震、强震、烈度)数据融合工作现状,体会地震预警系统数据作用和工作实效,发挥地震台网整体效能。     

甘肃测震台网监测能力及地震目录完整性分析

区域地震台网监测能力的科学评估,是进行区域地震活动性和地震危险性分析的重要基础,最小完整性震级Mc是表征台网监测能力的关键．本文以甘肃测震台网的地震观测报告和区域地震目录为基础资料,分析了甘肃及邻区地震监测能力在时、空上的分布特征,利用ldquo;震级 序号rdquo;法、ldquo;最大曲率rdquo;法(MAXC)、拟合度分别为90%和95%的拟合优度检验法(GFT)及ldquo;完整性震级范围rdquo;法（EMR）等,研究了甘肃区域地震目录最小完整性震级Mc的时、空分布特征．结果表明,1980年以来甘肃测震台网的地震监测能力得到了逐步提高,模拟记录时期和ldquo;九五rdquo;期间甘东南地区的地震监测能力明显高于祁连山地震带中西段,ldquo;十五rdquo;测震台网运行后,甘肃及邻区的地震监测能力的空间差异明显缩小．最小完整性震级Mc和监测能力的时空分布特征具有较好的一致性．随着台网的改造,Mc逐步降低,ldquo;十五rdquo;台网运行后,甘肃及邻区的ML1.8以上地震基本完整．此外,还讨论了相关技术规范对区域台网地震目录的影响,并且提出了消除该影响的科学途径和有效方法．该研究结果可为甘肃及邻区地震活动性分析和地震危险性评价等相关研究提供参考．      

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.     

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。     

川滇地区烈度计台站测定震级校正分析

烈度计台与测震台的布设环境、仪器类型不同,所测定的震级值存在一定差异。收集2017-2019年川滇地区301个烈度计台站记录的46次M_L 3.0以上地震,进行震级校正。统计烈度计实测震级值与测震台网平均震级值的偏差,对原量规函数进行修正,进而做台站校正。综合修正后,利用量规函数和台站校正值重新计算烈度计震级,结果表明：在震中100 km范围内,烈度计测定震级偏差平均值由校正前的0.145降低至0.033,标准差由0.382降低至0.295,离散度减小;校正后的烈度计震级结果较优,说明本研究获得的量规函数和台站校正值更加适用于川滇地区烈度计台站的震级计算。     

地震预警在广西北流Ms5.2地震中的实践与应用

为实现广西区域地震预警需求,广西壮族自治区地震局在2016年部署了福建省地震局研发的地震预警系统。目前,地震预警系统运行正常,多次实现了针对广西地区的地震预警。针对2019年10月12日广西北流5.2级地震的预警事件,对预警系统各主要环节进行检验和效果评估。结果显示:在台网平均台间距25 km左右及波形数据延时约4 s的条件下,与正式报相比,地震预警系统首报发布时间距离首台触发用时10.2 s,其中等待触发时间3.1 s,震后12.0 s,震中距离偏差18.5 km,预警震级偏差0.3;终报震中距离偏差4.4 km,预警震级偏差0.2。结果表明,地震预警系统在广西北流5.2级地震预警事件处理上具备较好的时效性和准确性,具备了一定的预警能力。     

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。     

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。     

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。     

新疆地震预警与烈度速报系统建设及效能评估

详细介绍新疆预警系统的主要架构,首先对台站观测系统,预警数据处理系统和信息发布系统进行介绍;其次分别从预警首报时间、监测能力和预警最小震级等方面评估新疆预警网建成后的效能;最后以具体震例为切入口,详细分析部署在新疆预警网内每套系统的处理表现,并分析相关原因,提出后续需进一步开展的工作。随着新疆预警网的正式运行,该系统将在新疆防震减灾工作中发挥重要的作用。     

Progress of the earthquake early warning system in Fujian, China

In this article, we systematically introduce the latest progress of the earthquake early warning (EEW) system in Fujian, China. We focus on the following key technologies and methods: continuous earthquake location and its error evaluation; magnitude estimation; reliability judgment of EEW system information; use of double-parameter principle in EEW system information release threshold; real-time estimation of seismic intensity and available time for target areas; seismic-monitoring network and data sharing platform; EEW system information release and receiving platform; software test platform; and test results statistical analysis. Based on strong ground motion data received in the mainshock of the Wenchuan earthquake, the EEW system developed by the above algorithm is simulated online, and the results show that the system can reduce earthquake hazards effectively. In addition, we analyzed four earthquake cases with magnitude greater than 5.5 processed by our EEW system since the online-testing that was started one year ago, and results indicate that our system can effectively reduce earthquake hazards and have high practical significance.     

地震预警震级计算方法研究综述

地震预警系统是减轻地震灾害的有效手段之一,世界上多个国家和地区都已经建立了地震预警系统,并在实际应用中取得了显著的减灾实效.由于地震预警系统应用中的高度时效性要求,预警震级计算是整个地震预警系统中最重要也是最困难的一部分.本文回顾总结了地震预警研究中采用的一些震级计算方法,并将其归纳为三大类算法:与初始周期相关的算法、与初始幅值相关的算法和与初始强度相关的算法.对每种算法都做了详尽介绍和仔细分析,同时列举出与该算法相关的研究成果.通过对这些算法的分析总结并结合我国地震观测台网的实际情况,作者推荐τc、Pd两种方法作为我国地震预警系统建设中优先采用的两种预警震级算法.     

机器学习在地震紧急预警系统震级预估中的应用

地震预警是地震减灾工作的重要途径,而震级预估是整个地震紧急预警系统中重要且较为困难的一个环节.目前,世界上多个国家和地区都已建立了各自的地震预警系统,并且形成了特征频率(τ_p和τ_c等)相关和特征振幅(Pd等)相关的两类震级紧急预警的方法,但各有局限性.本文在已有的方法和理论基础上,运用机器学习算法,将日本KIK和KNET台网从2015年至2017年所记录到的843条地震目录,55426条记录作为全数据集,设计、训练出一套用于常见震级范围的机器学习震级预估模型.与已有方法的预估结果相比,机器学习方法不仅使预估的整体误差和方差下降,同时多台联合评估单一地震事件的截面方差也更低.本研究的结果显示了机器学习算法在震级紧急预估问题上具有较广阔的应用前景,同时也为较为复杂的深度学习类算法框架下端到端模型提供了实践基础和研究可能.     

Towards earthquake early warning for the Rion-Antirion bridge,Greece

Patras is the third largest city in Greece and an ideal candidate for earthquake early warning (EEW) applications due to its high seismic hazard, its existing research infrastructure and the presence of critical structures such as the Rion-Antirion bridge. Patras is located a few hundred kilometres from the Hellenic Arc, where very strong and potentially damaging earthquakes occur. This distance is large enough to allow a few tens of seconds of warning time prior to significant shaking, provided earthquakes are timely detected by a dense seismic network. Within the framework of the EC-funded project REAKT, the Virtual Seismologist (VS) EEW software was installed at Patras Seismological Laboratory. Its initial performance evaluation is presented here. In general VS provides magnitudes similar to the official, manually revised ones. Given the current station density and network telemetry, the average time that VS needs to deliver the first magnitude estimate is rather large, of the order of tens of seconds and not yet satisfactory for routine operational use of EEW. Even so, the system is able to provide up to 10 s of warning time prior to S-wave arrivals for events occurring on the Hellenic Arc. Our results indicate that the seismic networks in Greece need enhancements for regional EEW, either by adding stations or by upgrading the hardware to reduce delays. The application of an EEW system in the area is promising and, once operational, capable of mitigating earthquake risk.     

烈度仪用于地震预警的可靠性研究——以高雄MS6.8地震为例

以2016年2月6日我国台湾高雄M_S6.8地震中烈度仪观测网的实际记录为研究对象,通过对烈度仪台站的震相捡拾结果精度、峰值地震动衰减关系适用性、预警震级计算结果准确性等3方面的对比分析,研究了烈度仪用于地震预警时的优势和可靠性,并讨论了可能存在的问题和风险.研究结果表明:对于震中附近具有较高信噪比的烈度仪台站,采用现有震相捡拾方法即可获得较准确的震相到时信息;现有的地震动衰减关系并不完全适用于烈度仪台网,直接应用这些关系式时存在一定风险;基于密集布设的烈度仪观测台网,在较短时间即可获取大量信息,采用已有预警震级估算方法的计算结果有较高的准确性.      

地震预警实质的探讨

随着国家地震烈度速报与预警工程的开展,“地震预警”越来越进入公众的视线,国内外关于“什么是地震预警”的问题越来越多,对地震预警技术的解释也多种多样。本文论述了我国地震预警的进展,地震预警的实质和局限性。地震预警实质是地震观测进入密集观测新阶段,地震速报从分钟级发展到秒级超快地震速报,也就是地震警报。由于在地震预警实际应用中受预警盲区和地震强度估算不准确的局限,地震科学家对地震预警技术应用效能的认识也在不断加深和变化,逐步认识了发挥地震预警的警报作用的重要性。同时,地震预警是复杂的社会工程,引导公众认识地震预警的局限性,才能有效发挥减灾效能。      

Pd-τc相容性检验方法在触发事件判别分析中的应用

结合福建地区地震预警系统的运行情况和处理能力, 利用日本KiK-net台网和福建地震台网记录的天然地震事件和人工爆破事件实测数据, 探讨了P_d-τ_c相容性检验方法在触发事件类型实时判别中应用的可行性． 结果表明, P_d-τ_c相容性检验方法能够较好地区分大震级地方震与误触发事件, 也能对远震事件进行粗略判别, 但对于小震级地方震和人工爆破事件则无法有效判别． 随后, 以P_d-τ_c相容性检验结果为基础, 本文设定强度参数P_d=10-3 cm为界线, 即可从众多触发事件中甄选出可能产生破坏的大震级地方震事件． 本文方法有助于提高触发事件类型判别结果的可靠性、 预警系统的处理效率和系统产出信息的准确度．      

State-of-the art and future of earthquake early warning in the European region

European researchers and seismic networks are active in developing new approaches to earthquake early warning (EEW), implementing and operating test EEW systems, and in some cases, offering operational EEW to end users. We present the key recent developments in EEW research in Europe, describe the networks and regions where EEW is currently in testing or development, and highlight the two systems in Turkey and Romania that currently provide operational systems to a limited set of end users.     

基于背景噪声的烈度仪、强震计及地震计性能对比分析

通过在陡河地震台架设地震计、强震计及烈度仪3类仪器进行同台址观测,对记录的背景噪声进行RMS值、功率谱的计算和傅里叶谱分析,总结3类仪器的记录波形特征,对比分析3类仪器的地震监测能力。研究结果显示:宽频带地震计可以对背景噪声在全频率域内进行有效完整的记录;强震计只能对大于0.1 Hz的天然噪声进行有效记录;而烈度仪的记录则完全是仪器自噪声,其无法有效记录地脉动。     

基于卷积神经网络的地震震级快速估算方法

地震发生后震级的快速准确估算是确保地震预警减灾效果的最重要部分,而基于经验参数的传统方法在准确性和时效性方面各自存在局限性。通过建立多全连接层卷积神经网络模型,选用日本KiK-net和K-NET台网1997年至2019年记录到的3 065次地震的16万4 547条初至波在3—9 s不同时段的频域数据、对应地震事件的震源信息（震中距和震源深度）以及场地信息（v_S30）作为全数据集,对提出的模型进行训练并对估算效果予以评估。结果显示:当初至波截取时段为3 s时,模型震级预测的整体准确率为89.92%,并且随着初至波长度的增大,估算震级的准确率持续提高;当截取时段为9 s时,整体准确率达到96.08%。与传统P_d方法的预估结果相比,结果表明:基于本文提出的多全连接层卷积神经网络模型估算的震级精度有所改善,具有绝对误差标准差和均值更小、时效强等特性,实现了基于单台站记录的端到端震级持续快速估算,能更好地增强地震预警的减灾效果。