高频GNSS实时地震学与地震预警研究现状

为实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,如何提高地震灾害监测预警和风险防范能力成为我们关注的重点.本文给出了国际上GNSS位移记录、强震动加速度记录、测震速度记录在地震预警中的应用现状,并总结了各自的特点,归纳出围绕高频GNSS地震学在震级与破裂过程实时反演中的几个需要进一步研究的关键问题：（1）引入北斗系统,基于高频GNSS（GPS/BDS）双系统的实时位移解算方法来提高实时单站位移解算精度,使实时解算精度达到厘米级;（2）开展强震仪加速度记录基线偏移校正研究,弥补地震近场GNSS站密度不足问题;（3）强震仪加速度记录与GNSS位移记录特点不同,开展强震仪加速度数据与GNSS位移数据实时融合处理研究,快速获得包含丰富地震形变和速率的波形数据;（4）测震学方法可快速估算震级,但是在强震发生时会出现震级饱和现象,造成震级估算偏低.需要开展基于GNSS位移时间序列的多种方法相结合的实时震级估算方法研究,通过与地震学方法比较和结合,来得到精度高、计算快的震级估值算法;（5）基于高频GNSS、断层初始模型快速选取、断层尺度、参数自适应调整是快速判断断层破裂方向的基础,在断层破裂过程自适应准实时反演算法方面需要进一步加强.通过国内外研究现状调研、分析,表明基于高频GNSS地震学的震级快速确定、震源破裂过程准实时反演算法的发展将对我国地震预警系统从"二网融合"到"三网融合"提供坚实的技术支撑.     

基于烈度指标的核电厂地震预警停堆参数研究

核电厂在遭遇超设计基准地震时需要考虑安全停堆,以避免造成核泄漏事故。采用地震动的峰值加速度参数(PGA)作为判别停堆的参数具有一定的局限性,PGA参数不能反映地震动的频谱和持时特征,因而可能引起不必要的停堆。针对此问题,基于我国本土大量实际强震记录,遴选出7种典型的工程相关地震动参数,进而基于地震烈度指标,分析发现地震动的标准累计绝对速度参数能更好地表征地震对核电厂的整体潜在破坏能力,适合作为判别停堆的参数,然后提出两种确定预警参数阈值的方法,最终建议考虑我国强震数据特征的核电厂判别停堆的预警参数阈值,为我国核电厂的地震安全停堆参数的确定提供了参考。     

行星地球的地震预警系统可监测汶川M8级地震

利用国家天文台自主研发的行星地球的地震预警系统（测试版）考察2008年5月12日发生在四川汶川的8级地震,处理结果表明系统对该地震有所反应,预警曲线发生异常,且距实际地震日的误差仅8天.表明若事先对该地扫描,则有可能提前预警.工作指出该地域在2008年5~8月间须防范6级以上强震.     

福建省地震台网预警能力评估

由于常用的均方根值法和噪声功率谱法不能消除不同传感器记录的噪声干扰,为提高噪声水平计算的准确度,本文选用最大概率峰值位移作为背景噪声评估指标。基于可靠的噪声数据,借鉴震级-最大距离监测能力法并考虑预警时效,提出了地震预警最小震级评估方法,系统评估福建三类传感器网及其融合网的地震预警最小震级和预警首报时间。结果表明：测震强震融合网的地震预警最小震级高于单测震网,但明显低于强震网;强震烈度计融合网与单烈度计网的结果相近;三网融合后95%区域的地震预警最小震级约为M_L3.2。由于烈度计网比测震和强震网密集,其预警首报时间最短;三网融合相对于单测震网或单强震网,其震后地震预警首报时间得到了明显缩短,预计95%区域的首报时间为4—6 s。本文研究为福建省的台网布局的优化和重点区域监测能力的提升提供了参考依据。     

基于希尔伯特-黄变换的九寨沟M7.0地震加速度记录时频分析

2017年8月8日四川九寨沟M7.0地震是继2008年汶川M8.0地震和2013年芦山M7.0地震之后,青藏高原东缘在不到10年的时间内发生的第3个震级M7.0以上的强震,震中位于青藏高原巴颜喀拉块体东缘东昆仑断裂带东端的塔藏断裂、岷江断裂和虎牙断裂交汇部位,四川省地震局的数字强震台网共有37个台站获取了主震的三分量强震加速度记录。由于傅里叶（Fourier）变换仅能提供强震记录的频域信息,故本文在对九寨沟M7.0地震的加速度记录进行时频分析时采用了一种基于聚类经验模态分解（EEMD）的希尔伯特-黄变换（HHT）方法提取信号时频特性,通过对震中附近台站的加速度记录进行EEMD分解和希尔伯特（Hilbert）变换及谱分析,最终有效获得了信号能量的时频分布特征,量化提取了中心频率、Hilbert能量、最大振幅对应的时间等特性,并与Fourier变换进行了对比研究。研究结果表明:对于非线性的强震记录采用EEMD能够有效抑制经验模态分解（EMD）中存在的模态混叠问题,FFT谱与Hilbert边际谱相比,它在低频处会低估地震动的幅值,随着频率的增加,FFT谱又会放大其幅值。      

台湾1991-2005年间地震的综合重定位

对台湾近15年来发生的267210个地震进行了全面重新定位。我们基于台湾中央气象局地震台网（CWBSN）的地震目录开展重定位并在3个方面对定位结果进行改善。第一,结合了台湾强地面运动仪器观测项目（台湾强地面运动仪器观测项目）680个台站记录的S-P到时的大量数据来改善台站记录在台湾岛的覆盖。第二,我们添加了琉球岛链南部的日本气象厅（JMA）的18个台站来改善对东部近海,特别是台湾东北消减带的地震的台站覆盖。第三,我们采用三维Vp和Vp／Vs模型计算P和S波的理论走时。这些措施对地震重定位改善的效果可以在3个方面看出：（1）P波到时和S—P时间残差的减少;（2）能更好地理解地面峰值加速度和震中距的衰减关系;（3）对P波到时和S～P时间的台站校正模式具有地质意义。     

台湾海峡7.3级地震强震记录分析

介绍了１９９４年９月１６日台湾海峡发生了７．３级强烈地震时，在汕头国际大酒店内的强震加速度记录，这是我国在软弱地基高层建筑结构（２６层）上首次获得的７级以上的强震加速度记录，文中介绍了对记录分析得到的最大加速度（及积分成速度，位移）振动周期等基本结果。     

重大工程地震预警初步研究

现代电子技术的应用使强震仪的功能大大加强，数字强震仪和电子通讯技术的应用使得地震预警能够实现，本文介绍了地震预警的传统方法和基于现代信息技术的地震预警理论和方法，以日本的UrEDAS为例，详细介绍了基于P波单台定位，定震级的方法，对我国开展相关研究具有借鉴意义。     

地震预警及风险防控对策

地震预警基于实时地震学的理论和方法。地震预警的目的是减少人员伤亡和重大工程设施的应急。对中小地震发布地震预警是不合适的。探讨地震预警可能存在的风险及风险控制问题。就有效地震预警区、预警时间、预警阈值、预警风险、风险防控对策等问题进行了探讨。     

用前3秒P波估计地震大小的早期预警方法是否适用于短周期记录？-1999年集集地震序列的模拟实验

现有的地震早期预警系统大多采用宽频带记录或强震记录, 然而很多地震台站仍然使用短周期地震仪. 用短周期地震记录估计大地震震级时会出现饱和的现象早已众所周知. 但需要研究的问题是tau;c和Pd方法估计地震震级时出现饱和的震级到底是多少.为研究使用短周期记录进行地震早期预警的可能性,本文使用1999年集集地震序列的强震数据（包括主震和31次余震）进行模拟实验,所选地震序列的震级在4级到7.6级范围内. 用强震记录与短周期地震仪响应函数的卷积模拟短周期记录,利用其前3秒波形计算参数tau;c和Pd,并与用原始的强地面运动记录计算得到的结果进行比较. 结果表明, 在一定程度上,短周期地震记录仍可用作地震的早期阈值预警,并且Pd方法直到6.5级才出现饱和,好于tau;c方法.      

台湾地震信息快速传输系统

截至 1999年 9月 ,台湾除 60多个实时加速度观测点外 ,还设有约 70 0个强震观测点 ,在城市地区已形成间隔约 3 km的高密度强震仪(加速度计 )观测网。台湾中央气象局 ( CWB)于 1995年秋开始建设加速度观测点观测值实时自动处理的地震信息快速传输系统 ,简称RTD,并于 1996年 3月 5日开始运行。RTD以快速发送地震信息为主要目的 ,地震发生后几分之内 ,通常在 1分以内发送信息。信息除通过因特网上的电子邮件、 WWW主页和 FTP发送外 ,还发送到可显示文字信息的PB机上。RTD的重点放在“地震发生后需多少时间才能发出信息”,由此可以感受…     

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...     

新型地震预警方法研究及预警能力分析

本文研究了一种不同于传统地震预警方法的新型预警方法。这种预警方法利用数据同化技术对实时波动场进行精确估计,然后再利用基于辐射传输理论的蒙特卡洛直接模拟法对波动能量的传播做数值模拟,并最终计算预警目标区烈度并做阈值判断发出预警警报。整个预警过程无需触发、无需定位、无需测定震级、无需利用衰减关系,较传统预警方法具有明显不同的技术手段,比较有效避免了传统地震预警方法中一系列基于经验统计规律的误差累积和单纯依靠初至P波信息在应对复杂地震时的局限性。本文选择了2011年3月11日日本M_w9.0地震和2016年2月6日台湾M_w6.7美浓地震作为预警模拟震例,分析并论证了本文预警方法在处理网外地震、网内地震以及复杂地震时的预警能力,最终得出本文预警方法在应对网内地震时具有良好的预警准确性和时效性,以及相对于传统预警方法在处理复杂地震时具有较大的优势。最后,总结并展望了本文研究工作的不足之处和有待继续研究的地方。     

行星地球的地震预警系统可监测汶川M8级地震

利用国家天文台自主研发的行星地球的地震预警系统(测试版)考察2008年5月12日发生在四川汶川的8级地震,处理结果表明系统对该地震有所反应,预警曲线发生异常,且距实际地震日的误差仅8天.表明若事先对该地扫描,则有可能提前预警.工作指出该地域在2008年5~8月间须防范6级以上强震.     

地震台阵处理在地震预警中的应用

强震来临之前预先发出警告的地震预警(EEW)系统是减轻地震灾害的关键。目前运行的地震预警系统基于的是点源假设,由于忽视有效源的效应导致震级幅度被低估,从而在大地震事件中效用受限。在这里,我们探讨地震预警使用活断层附近的小孔径地震台阵来实时表征破裂尺寸的概念。反向追踪台阵波形可实时估计出破裂前沿的范围(代表破裂的尺寸)和方向性,为现有的地震预警系统针对M7地震提供附加的地震预警性能。我们在模拟的实时环境中对其实际运行,并分析由美国地质调查局帕克菲尔德密集地震台阵(UPSAR)监测的2004年加利福尼亚帕克菲尔德M6地震记录,以及由加利福尼亚圣迭戈强震传感器监测的2010年El Mayor-Cucapah M7.2地震记录。我们发现基于较小事件的数据校正由美国地质调查局帕克菲尔德密集地震台阵下方的倾斜结构引起的反方位角的偏差至关重要。我们估计的破裂长度比其他研究推断的长度短30%,但是对于地震预警的目标仍然是合理的。我们把这种差异归因于破裂方向性效应及单个台阵视野有限。这种方法的准确度也许会随视野重叠的台阵网而改善。我们对此通过九州和北海道北部两个Hi-net台网的台站群追踪2011年日本东北地震的破裂来予以说明。所得结果与远震反投影结果一致且得到了破裂长度及方向性的合理估计值。与提出的其他有限断层地震预警方法相比,该台阵方法受全球定位系统或地震台网的粗略性影响较小,提供了破裂的高频特征而对某些结构获得了比地震动更适合的预报因子。     

华北、江苏及邻区中强地震与地球自转加速度变化的统计关系初步研究

考查了1962～2010年间华北地区和江苏及邻区中强地震与地球自转加速度变化的统计关系。研究结果表明,大华北地区所有的强震(MS≥6.0)都发生在地球自转加速度上升期及其后半年时间内,并且63%的地震都发生在上升期开始4年之后。江苏及其邻区11次中强震(MS≥5. 2)中有10次发生在地球自转加速度上升期及其后半年时间内,并且64%的地震都发生在上升期开始后的3年10个月后。     

台湾集集地震近场地震动的上盘效应

1999年9月21日（当地时间）台湾集集7.6级地震是一个逆断层型地震．用回归分析法对台湾集集地震的加速度峰值数据进行分析，得出了这次地震的水平与垂直向的加速度峰值衰减关系．从残差分布上看，位于断层上盘和下盘上的加速度峰值与从衰减关系所得到的结果相比存在不同的系统偏差，断层上盘地表的加速度峰值较高，而下盘地表的加速度峰值较低．从这次地震的加速度峰值分布等值线图上也可以看出，加速度峰值的分布相对于断层呈现明显的不对称性，上盘衰减较慢而下盘衰减较快．在近断层强地面运动研究、地震危险性分析、设定地震研究与震害预测等工作中，应考虑可能地震的震源机制特点，以便使所用的衰减模型更能反映不同地震环境地区的地震动分布特征．      

唐山丰南M4.1级地震强震记录分析

2010年4月9日唐山丰南发生M4.1级地震,津冀地区共有36个强震台站获取到强震记录,记录的最大加速度为58.92cm/s2,通过对比强震记录的峰值,发现该地震竖向峰值比水平向大,在三个分量上加速度傅氏谱谱型以多峰为主。通过对强震记录频谱特征进行分析,得出随着震中距的增大,反应谱高频成分衰减快于低频成分,竖向与水平向加速度比值与常规认为的1/2—2/3差别较大。通过对本次强震动记录反应谱标定并结合唐山地区3.5级以上地震记录,获得唐山地区土层场地反应谱谱型参数。     

鲁甸4.9级地震简易烈度计地震预警示范台网响应分析

2017年2月8日,云南昭通鲁甸发生4.9级地震。云南滇东北简易烈度计台网第一次记录到了这次中强震。共有70个台站获取到了本次地震的加速度数据,最近为鲁甸龙头山地震台,震中距7.9 km,最大加速度峰值248.3 cm·s~(-2);最远为盐津中和地震台,震中距140.3 km,最大加速度峰值2.7 cm·s~(-2)。初步分析表明,简易烈度计记录的数据清晰、完整,触发了预警数据处理系统,震后18秒给出了第一预警信息,并生成了仪器烈度图。     

云南地区强震前中小地震活跃—平衡的定量计算

以累计频度定量计算方法，讨论了云南地区1970年以来，各个强震孕震区的地震活动非线性度ZL值的时间进程曲线，系统计算了Ms≥6．3级强震前的ZL值曲线，结果表明：强震前地震活动非线性度ZL值异常表现出的地震孕震区的地震平静－活跃或活跃－平静过程至少出现一次，且震例中的83％开始出现平静（活跃）的时间为强震前1－21／2年，强震前半年左右结束出现活跃（平静）。