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.      

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．      

MS8.1昆仑山口西地震和MS8.0汶川地震余震序列的时空分布特征和持续时间的对比

2001年M_S8.1昆仑山口西地震和2008年M_S8.0汶川地震发生在同一构造单元,但其余震序列无论在个数、空间分布,还是持续时间上都表现了显著的差别.余震通常由主震区域内背景场地震活动性受到的扰动所引起,这样的扰动则来自于主震造成的应力场状态的变化.本文从滑移速率和状态相依赖的摩擦定律(Rate- and State-Dependent Friction Law)出发,结合区域主震前后的地震活动性资料,定量地估算了这两个大地震后余震序列可能的持续时间,并对不同模型所得的结果进行了比较和对比.结果表明,汶川地震余震持续时间约为昆仑山口西地震余震持续时间的20倍,这是由于昆仑山口西地震和汶川地震余震序列的个数和持续时间不仅与地震成核过程的状态变化有关,还与作用在断层面上的正应力 σ_N 和剪应力加载速率 τ· 的大小有关.主震前后剪应力速率 τ· 的差别导致了在相同大小应力扰动ΔCFS之后的余震的活动性变化率的明显不同,导致了所触发的余震的个数和余震序列的持续时间的巨大差别.通过对昆仑山口西地震和汶川地震余震序列的时空分布特征和持续时间的定量化认识,可以为地震灾害定量评估提供合理和有益的物理参数.     

历史地震之余震参数的复核方法

基于主震和余震属于同一发震构造形成的震源区之原则,提出了历史地震余震参数的复核方法:首先在核实资料的基础上,判断是否属于余震;考虑主震震源区范围,综合确定余震震中位置,当资料不够充分时,也可直接以主震震中代替;按有感半径和区域烈度衰减关系来估算震级值.进而运用以上方法以1604年福建泉州海外7(1/2)级地震、1605年海南琼山7(1/2)级地震和1668年山东郯城-莒县8(1/2)级地震的13次余震为例,探讨了此方法的普适性.结果表明13次余震中有12次地震震中位置和6次地震的震级值发生了变化,使得原有余震参数的不确定性得到了明显改变,判定了主震和余震是属于同一发震构造.这些结果为在相关地区合理识别发震构造创造了条件,也可为今后修编历史地震目录提供参考.     

汶川地震前地震活动特征的普遍性及其机理探讨

汶川地震前地震活动较为显著的异常是：1970—2008年汶川地震前,从云南北部至甘青川交界形成规模巨大的5.5级以上地震活动增强区（或称环形分布）;1970—1999年围绕龙门山断裂带形成5级以上地震背景空区,汶川地震发生在增强区内的背景地震空区里;2001—2007年形成M_L4.0以上地震孕震空区,震前1年孕震空区内部及其两端相继发生多次M_L 4.0~5.0地震,空区打破.上述地震活动增强区、背景空区和孕震空区是大地震前普遍出现的现象.为对比分析,本文系统研究了2001年以来我国大陆及邻区4次M_S≥7.8级地震和全球10次M_W≥8.0级地震前类似地震活动异常,并给出统计特征.结果显示：地震增强区规模为850~2700 km,持续时间13—38年,增强区长轴对数与主震震级呈正相关关系.增强区与余震区规模之比为2.3~7.7,其对数与主震震级呈负相关.背景空区长轴300~1100 km,持续时间10—32年,其长轴对数与主震震级呈正相关关系.孕震空区长轴为370~780 km,持续时间1—7年,孕震空区长轴对数与主震震级呈正相关关系.对于板内地震,构成增强区的最低震级为5.0级或5.5级,构成背景空区和孕震空区的最低震级分别为5.0级和4.0级.而对于板间地震,构成增强区和背景空区的最低震级为6.0级或6.5级,构成孕震空区的最低震级为5.0级或5.5级.基于坚固体地震孕育模型,认为地震活动增强区的环形分布是由于震源区的破裂强度高于周围介质造成的,地震孕育过程中体应变的范围和强度存在逐渐增大和变小的过程,这是地震活动增强区出现三阶段特征的原因.从包体弹性理论可以推导出增强区尺度的对数与主震震级、增强区与震源体比值的对数与主震震级存在线性关系.     

云南地区中强地震余震序列部分统计特征分析

依据1965年以来云南地区记录相对完整的108次5.0级以上地震序列资料,研究云南中强地震余震序列统计特征,探讨序列类型、余震震级、余震分布范围及间隔时间等与主震震级之间的关系。云南地区孤立型、主余型、多震型地震序列分别约占3.7%、63.0%及33.3%。5.0级以上主余型地震序列半年内发生的最大余震震级与主震震级总体呈正相关,但主震震级较低时相对离散。云南地区最大余震与主震距离空间分布具有分级的特点:当5.0≤主震震级M6.5时,最大余震优势分布范围是0~20km;当主震震级M≥6.5时,最大余震优势分布范围是5~40km。在云南地区的主余型地震序列中有68%的最大余震发生在主震后10d内,84%发生在震后30d内,97%发生在震后90d内。多震型序列中第一大震与第二大震发生的时间间隔和震中距的分布规律与主余型地震序列基本一致。     

基于汶川强震记录预警参数研究及在仪器中的应用

地震预警作为一种能够有效减轻地震灾害的手段已经被世界上越来越多的国家和地区所研究,并在实际应用中取得了显著的减灾实效.利用汶川主震及其余震的强震观测记录研究了特征周期τc与震级的相关性、位移幅值Pd与峰值速度PGV的相关性以及τc和Pd的乘积与震级的关系.统计结果表明,τc与震级以及Pd与PGV之间都有较好的相关性,验证前人的统计结果.另外,τc和Pd的乘积与震级的关系也与台湾地区的结果一致.最后,研究结果被应用到了两款不同的仪器中,形成一套现地地震预警系统.     

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．      

近场全波形反演：芦山7.0级地震及余震矩张量解

2013年4月20日四川芦山发生了7.0级地震.该地震是自2008年汶川8.0级地震以来发生在龙门山断裂带上的最强地震,截至5月5日,四川省数字遥测台网记录到了52个（M_L≥4.0）余震.我们搜集了信噪比相对较高的宽频带数据,根据已有的三个分别适合于四川盆地和龙门山断裂东南地区、西南山区、西北山区速度模型,利用TDMT_INVC方法计算矩张量,获得了芦山主震及其16个余震的高质量矩张量解;根据P轴、B轴和T轴的倾角对主震及余震的断层类型进行了分类,结果表明：芦山地震的震级为M_w6.46（矩震级）,地震矩为0.61×10¹⁹Nm,震源深度为13 km,震源机制类型为逆断层.芦山余震类型简单,主要为逆冲型;芦山地震序列震中分布于龙门山断裂带西南端的彭县—灌县断裂上,本研究获得的主震和余震的震源机制主要为逆冲型,这表明了龙门山断裂西南端主要为逆冲特征.芦山地震震源性质与汶川地震相近,发震间隔时间短,且均发生于同一构造单元内,表明了该地震与汶川地震可能有密切关系.     

1900年以来我国西南地区强余震统计特征

本文通过对西南地区1900年以来5级以上地震发生1个月内强余震资料的统计,得到了主震震级与余震震级、时间间隔与震中距之间的经验关系和统计规律。同时,以汶川主余震为例,进行了对比检验。统计结果表明,本文的统计结果是比较可靠的,对今后西南地区余震的预测具有一定的参考价值。     

用于地震预警的通用数据采集系统构建

地震预警作为一种能够有效减轻地震灾害的手段已经被越来越多的国家和地区研究, 并在实际应用中取得了显著的减灾实效。 但是, 这些地震预警系统中都是以秒为单位组织数据包进行传输的, 使得在使用P波前三秒数据进行τ_c-P_d计算时, 会出现一定的延迟, 尤其是当P波开始位置处于数据包的前半部分时, 延迟会超过0.5 s以上。 另外, 由于现有的地震数据采集系统在同一时刻只能输出一种采样率, 采集到的数据无法在同一时刻用于多种研究目的。 针对这两种情况, 研制了一种适用于地震预警的低延迟数据采集系统, 以100 ms的延迟进行实时数据的传输, 有效提升了预警时间, 最多可增加0.8 s。 同时, 在系统中增加了同步多采样率输出, 使得采集到的数据在同一时刻既可用于全球地震学研究(1 Hz), 又可用于常规地震台站观测(50/100/200 Hz), 提高地震计产出数据的利用率。     

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.     

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...     

地震预警信息可靠度研究

提出了一种地震预警信息可靠度检验方法. 针对地震预警系统对信息的高度时效性及准确性要求, 并结合其应用特点, 从地震动记录信噪比、 特征参数相容性、 特征参数协调性及地震预警定位结果可靠性等4个方面对地震预警信息的综合可靠度进行探讨, 并分别提出了相应的可靠度定量计算方法. 利用日本KiK-net台网记录的444个地震事件共4737条三分向加速度记录对上述4个指标参数及综合可靠度指标参数的验证结果表明, 采用本方法有助于提高地震预警信息发布的准确性和可靠性, 减少“漏报”及“误报”事件的发生.      

浅谈芦山地震

地震序列是对地震现象的回顾性描述,只有在地震序列结束后它才有可能被确切无疑地判定.鉴于龙门山断裂带或地震带的整体性、统一性和系统性,不可否认在其西南段发生的芦山地震是与汶川地震一样的同属于龙门山断裂带的事件.鉴于芦山地震的震源位置、震源机制、震级大小和破裂区覆盖的范围,目前可认为它是汶川地震迄今最大的余震.鉴于地震序列的判定是对地震现象的唯象的描述,有相当的任意性,对芦山地震究竟是"新的主震"还是"汶川余震"的"讨论"实质上是在根据经验判定地震的类型,即使目前看"主震说"提出的4条"论据"明显缺乏说服力,"余震说"比较有说服力,但最后都需要等到地震序列结束之后才有可能"定论".作者认为,相对于需要等到地震序列结束之后才能"定论"、甚而在地震序列结束之后未必能"定论"的芦山地震究竟是"新的主震"还是"汶川余震"问题,应当更为关注芦山地震的发生引出的一些重要的亟待研究的科学问题与防震减灾问题.     

Earthquake magnitude estimation using the τ c and P d method for earthquake early warning systems

Earthquake early warning (EEW) systems are one of the most effective ways to reduce earthquake disaster. Earthquake magnitude estimation is one of the most important and also the most difficult parts of the entire EEW system. In this paper, based on 142 earthquake events and 253 seismic records that were recorded by the KiK-net in Japan, and aftershocks of the large Wenchuan earthquake in Sichuan, we obtained earthquake magnitude estimation relationships using the τ _c and P _d methods. The standard variances of magnitude calculation of these two formulas are ±0.65 and ±0.56, respectively. The P _d value can also be used to estimate the peak ground motion of velocity, then warning information can be released to the public rapidly, according to the estimation results. In order to insure the stability and reliability of magnitude estimation results, we propose a compatibility test according to the natures of these two parameters. The reliability of the early warning information is significantly improved though this test.     

汶川大地震前地震频度变化和小震群活动

分析后认为,从1999年开始龙门山断裂带上地震活动增强,并持续到2008年5月12日汶川8级地震发生前一个多月。地震活动的增强主要以最大地震的震级为3、4级的小震群活动的方式表现。2006年至2008年3月间,有两个小震群出现在汶川8.0大震震中附近。小震群地震震源机制的结果表明,随时间接近汶川8.0级大震发生,小震群的震源机制趋向一致,这些在空间分布不均匀的密集小破裂逐渐成定向有规律地排列,有利于裂隙的进一步扩展贯通,形成大破裂。     

利用DEMETER卫星数据分析强震前后的电离层异常

基于法国DEMETER卫星观测的离子温度(T_i)、 VLF电磁场单频点频谱数据探索了2008年5月12日汶川M_S8.0、 2010年1月12日海地M_S7.3和2010年2月27日智利M_S8.8等3次强震前后与地震有关的电离层异常现象. 结果发现, 汶川地震前3天(5月9日)震中北偏西方向离子温度明显升高, 震前4天(5月8日)VLF磁场低于200 Hz的频段范围频谱在震中2°以内有明显突升; 智利地震前9天(2月18日)震中北东方向离子温度有剧烈扰动, 震前4天(2月23日)VLF磁场100—160 Hz频段范围内出现突升; 海地地震震前没有观测到明显的异常现象, 但地震发生当天(震后约4—5小时)的T_i, 40—160 Hz频段电场频谱, 以及120—480 Hz磁场频谱均有明显突升, 应为地震发生后能量释放所引起. 分析认为, 不同地震由于发震机制等各种情况的不同, 其地震前后的表现也各不相同. 虽然目前没有直接的证据表明本文研究的异常变化是由地震的孕育和发生引起的, 但在数据处理中已尽可能排除了太阳、 地磁等因素的影响, 并且研究结果与前人的研究经验吻合, 因此本文发现的异常可能与地震发生的关系较大.