2022年1月8日青海门源6.9级地震仪器烈度与宏观烈度对比分析

根据《中国地震烈度表》（GB17742-2020）中规定的仪器烈度计算方法处理门源M6.9地震强震动记录数据,得到测点仪器烈度值,将宏观烈度图Ⅵ度区以上站点与仪器测定烈度进行对比,发现44.44%站点测定的仪器烈度值与宏观烈度图中烈度区值完全吻合,88.89%站点的误差在±1度以内,说明《中国地震烈度表》建议方法获得的仪器烈度可以表征记录站点周边的震害程度;对比分析了基于PGA、PGV计算的仪器烈度值,发现在此次地震PGV中较PGA对于建筑物影响要明显,对震害的指示作用要优于PGA。基于仪器地震烈度值绘制了仪器地震烈度分布图,分布图整体上呈北西—南东方向展布,与宏观烈度走向基本一致。     

仪器烈度计算方法的初步研究

现行中国地震烈度表中,给出了Ⅴ度以上烈度区水平向地面运动峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）两个物理参数与地震烈度的参考关系。当分别用PGA和PGV计算仪器烈度时,计算结果与现场调查烈度相符率很低。文中提出了基于相符率的加权方案,利用PGA和PGV综合评定烈度。评定结果表明,相符率有较大提高,说明该方法能有效地使仪器烈度更加接近宏观烈度。     

基于多参数驱动机器学习的实时地震烈度预测模型

地震烈度的实时估计可为地震预警、紧急处置和应急响应提供决策依据.目前地震烈度实时预测方法多是基于P波提取单一特征参数估计全时程的峰值参数,然而单一特征难以表征地震动的全部信息.本文基于机器学习中的Extreme Gradient Boosting(xgBoost)算法提出了一种多参数驱动的实时仪器地震烈度预测方法.基于2010—2018年日本K-NET和KiK-net强震数据,使用24种特征参数建立地震烈度实时预测模型.为了解决模型复杂度的问题,本文研究了特征参数之间的相关性,并使用排列重要性方法优化模型,最终确定了10个重要特征参数.本文使用时间窗间隔为1 s的扩展时间窗方法实时预测地震烈度,P波到达1 s后在测试集中的预测准确率为86.56%,并在10^-2～10^-3 s内完成特征计算和预测.最后,假设2019—2021年的地震记录为新发生的地震事件,验证了模型的泛化性,证明其可应用于未来发生的地震事件.结果表明本文提出的模型改善了仪器地震烈度预测的准确性,为地震烈度的实时预测提供了一种可行的方法.     

乌鲁木齐中强地震地震动特征分析

以乌鲁木齐烈度速报台网建成以来发生的乌鲁木齐M_S4.5以上中强地震强震动数据记录为依据,统计分析强震动加速度记录特征及对建筑物的影响。分析结果表明,乌鲁木齐区域地震动峰值加速度高于新疆区域土层衰减曲线;计算3个典型台站记录的5%阻尼比加速度反应谱,其周期在0.1～0.4 s范围内,高于规范设计反应谱谱值,且在周期0.4 s后迅速下降到规范设计谱值以下;同时拟合了乌鲁木齐地区PGA与PGV对数线性关系,为本区域中强地震PGA与PGV换算提供参考依据,通过PGA与PGV联合计算其仪器烈度。     

汶川8.0级地震仪器烈度与宏观烈度对比分析

利用2008年汶川M8.0地震获得的强震动记录数据,根据《仪器地震烈度计算暂行规程》计算得到各台站处的仪器地震烈度值,分析仪器地震烈度与宏观地震烈度的对应关系,研究该仪器烈度计算方法的适用性。结果表明,利用该算法所得的仪器烈度值与宏观烈度完全吻合的比率为47.5%,偏差±1度以内的比率为89.1%,说明二者对应情况较为理想,仪器烈度可在一定程度上客观反映实际的震害情况;在各宏观烈度区内仪器烈度值虽然具有一定的离散性,但其均值与宏观烈度区值的偏差相对较小,均控制在±0.3度以内。另外,文中还绘制了汶川地震仪器烈度分布图,虽然与宏观烈度在整体分布上具有一定的对应关系,但受多种因素的影响,仪器烈度分布与宏观烈度分布不可能完全一致。仪器烈度与宏观烈度的概念和属性有所差异,发挥的作用也不尽相同,不应混淆和相互替代。     

考虑不确定性的地震烈度与地震动参数关系研究

采用97次地震中800个强震动观测台站所获得的强震动记录及震后调查地震烈度作为基础数据,得到地震烈度与地震动参数PGA和PGV并不是一个确定性的对应关系,不确定性是一种客观存在,提出考虑不确定性的地震烈度与地震动参数关系研究。研究结果表明log PGA和log PGV的频数分布图在数据多的情况下符合正态分布,进而给出了考虑不确定性的地震烈度与地震动参数的概率公式,并给出了各个烈度下的参数拟合方法及结果。最后给出了新的考虑不确定性的地震烈度与地震动参数的概率公式在烈度快速评估中的应用。根据贝叶斯公式可以由某一场地的台站记录到的地震动参数来估计其地震烈度的可能性,即概率大小。根据某地区所有台站点的地震烈度期望与标准差,可得到整个地区的地震烈度评估期望图和标准差图,并给出了新疆呼图壁6.2级地震烈度评估的实例应用。     

中国仪器地震烈度增量与场地放大系数的关系研究

相对于基岩的中国仪器地震烈度增量可以作为地震小区划的一个重要指标,也可以作为研究区建（构）筑物差异抗震设防的可靠依据。使用2021年2月13日福岛地震期间日本KiK-net台网120个台阵记录的地震动数据,根据18种地震动参数的定义和《中国地震烈度表》中中国仪器地震烈度的算法,分别计算了相对基岩的、土层上的中国仪器地震烈度增量和这些地震动参数的放大系数,然后用一元、二元回归分析方法分别建立它们之间的经验关系式。结果表明:（1）一元回归分析中,中国仪器地震烈度增量与持时超过0.3秒的加速度阈值（a_0.3）的放大系数的相关系数最高且为0.918,与峰值地面加速度（PGA）、水平向最大谱烈度（SI）的放大系数的相关系数均在0.870以上;（2）从中国规范的II类场地到III类场地（或美国规范的C类场地到E类场地）,中国仪器地震烈度增量的均值逐渐增大;（3）相比于一元回归结果,二元回归分析中的中国仪器地震烈度增量与18种地震动参数放大系数两两组合的相关系数普遍有所提高,其中中国仪器地震烈度增量与PGA和SI放大系数组合的相关系数最高且为0.9261。     

2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震随机有限断层三维地震动模拟

2021年5月21日云南省大理州漾濞县发生MS6.4 地震,震中附近遭受了强烈地震破坏.为预测此次地震的地震动影响场,利用震源运动学破裂随机模型,基于随机有限断层三维地震动模拟方法,给出了此次地震中 28个触发强震动台站的三分量加速度时程模拟记录,并结合强震动观测记录,估计了此次地震的地震应力降及震源破裂过程,进一步模拟给出了此次地震中 2823 个虚拟观测点的三分量加速度时程.结果表明,模拟记录的峰值地面加速度(PGA)、峰值地面速度(PGV)与观测值接近,并体现了地震动峰值的衰减规律、近场饱和效应和破裂方向性效应;模拟与观测记录的 5%阻尼比拟加速度反应谱(PSA)的幅值接近、谱形相似,在0.05～10 s周期段,模拟记录可以很好地预测地震动.基于三分量模拟记录给出了漾濞MS 6.4 地震的仪器测定地震烈度图,与云南省地震局发布的烈度图接近,极震区烈度最高可达Ⅷ度,震源破裂方向性导致震中 SE方向的烈度普遍高于 NW方向,受局部场地条件影响沿洱海西侧出现高烈度异常区.     

地震预警PGV-Pd关系参数的距离分段特征

地震预警系统需要在破坏性的地震波到来前快速估算地震参数和地震动参数,以对可能出现的地震灾害进行预测,对重要工程、人员密集区域发布警报信息.以Pd估测PGV的方法是地震预警研究涉及的一种重要问题,该方法利用初至P波触发后前几秒的峰值位移(Pd)对最终地震动峰值速度(PGV)进行估算,以满足预警的需要.本文对2016年在日本发生的熊本地震及其前震、余震的震中距100km以内、矩震级大于4级、井下基岩PGA5cm·s~(-2)和地表PGA20cm·s~(-2)的Kik-net强地震动记录进行处理分析,用于研究以Pd估测PGV的方法.将获得的强地震动数据按震中距从0~100km平均划分为5个区段,在记录时间3~10s范围内将Pd的计算取8个时间窗,分别对每个震中距区段、每一个Pd的时间窗下的PGV-Pd数据进行线性拟合,最终提出了一套应对不同震中距对位移幅值连续追踪测定PGV的算法.对每一个震中距区段的研究表明,震中距会对PGV-Pd关系产生影响.对5次地震进行验证分析,认为基于基岩记录估测基岩PGV的准确度高于基于地表记录估测地表PGV的准确度;对震中距进行分段的PGV估测方法准确度高于不考虑震中距因子的估测方法.最后拓展了将井下基岩Pd估测井下基岩PGV这种原地地震预警方法,使其能够为异地P波预警方法服务.     

地震损失概率预测研究中的地震危险性分析方法探讨

本文基于假定未来某段时间内研究地区或场地上地震烈度影响事件遵从贝努利(Bernoulli)随机独立试验过程，利用历史地震烈度-额度统计关系，提出了一种适用于地震损失概率预测的危险性分析方法。     

鲁甸地震强震动记录与地震动衰减模型的对比研究

利用2014年鲁甸M_S6.5地震断层距小于300 km的32个自由场地观测台站的地震动加速度记录,分析了地震动峰值加速度(PGA)和峰值速度(PGV)的空间分布特征,并对已有地震动衰减模型中的NGA-West2四个模型和1个中国川藏区模型进行了比较分析.研究表明,地震动PGA和PGV衰减最快的方向与断层主破裂方向一致.在整个断层距(R_(rup))范围内大多数台站的地震动PGA、PGV和加速度反应谱值(Sa(T=0.1、5.0 s))均位于NGA-West2四个模型预测曲线的±1倍标准差之外.PGA、PGV和Sa(T=5.0 s)的事件内残差均值在-1.43～-0.74之间.Sa(T=0.01～5.0 s)事件内残差均值在整个距离范围内均表现出系统性偏负.NGA-West2四个模型的PGA事件内残差的空间分布特征相似,其最大正值和最大负值分布区域的震源-场地方位角约为-90°和90°,与主破裂断层方向垂直,所处地势较为平坦且台站场地V_(S30)相对较大.NGA-West2四个模型总体上会较大地高估鲁甸地震整个断层距范围内各个周期尤其是短周期(T1.0 s)的地震动加速度反应谱值.考虑本地区实际地震资料的中国川藏区地震动衰减模型也会在一定程度上高估鲁甸地震大多数台站的地震动加速度反应谱值,但是相对于NGA-West2四个模型,其预测值更接近鲁甸地震的实际观测值.     

2021年5月21日云南漾濞6.4级地震强震动记录特征分析

对2021年5月21日云南漾濞6.4级地震获取的28组84条强震动记录进行零线调整和滤波等常规处理,分析了此次地震记录的幅值、频谱以及持时特征。分析结果表明,此次地震峰值加速度范围为0.8~720.3 cm/s²,峰值速度范围为0.1~29.4 cm/s,计算最大仪器地震烈度为8.3度。将实际观测数据与YU2013分区地震动衰减关系对比,结果显示PGA总体上分布于衰减公式误差范围内,预测效果良好。在远场（>250 km）较多台站的PGV观测值大于预测值中位值的加一倍标准差。幅值较大2个台站的加速度反应谱峰值周期均在0.5s以内,其中漾濞台在高频部分三分向加速度反应谱值均超过8度罕遇地震的设计反应谱值。最后计算了5%~75%和5%~95%两种重要持时,结果整体上符合随震中距增大而增大的规律。将两种能量持时结果与BOOMER等（2009）^[12]以及TRIFUNAC等（1975）^[13]的持时预测方程对比,结果较为一致。     

利用P波“影区”特征探测青藏高原东部岩石层内低速层

选用我国西藏及其周边地区测震台网35个台站宽频带数字地震仪记录到的2014年10月7日云南普洱M_S6.1地震的波形资料,分析了垂直向分量初至P波的幅度特征.结果表明:在震中距处于5°-18°之间的P波初动幅度相对较小,存在“影区”特征,推测该“影区”是由青藏高原下方岩石层内低速层所引起的;通过试错法,多次对比不同模型的理论波形与观测波形的P波初动振幅随震中距的变化形态,最终确定在78 km深处存在一厚度为24 km的低速层,层内速度梯度约为-0.05/s.      

基于卷积神经网络的地震预警震级持续估算方法研究

为提高地震预警震级快速持续估算结果的准确性,本文构建了基于多种地震动特征参数的卷积神经网络震级估算CNN-M模型.该模型基于日本KiK-net强震动观测记录,利用其P波触发后3～ 10s时间窗内的幅值参数、周期参数、烈度参数、信噪比参数共11种地震波特征参数以及震中距参数作为输入.本文所建立的CNN-M模型随着地震发生...     

利用P波参数阈值实时估算地震预警潜在破坏区范围

由于传统的潜在破坏区范围估算方法只能在已获取到震中位置和地震事件结束后才能产出,且往往需要数分钟的耗时,其实时性已无法满足地震预警要求。因此,为了快速产出潜在破坏区范围估算结果并将其用于预警,本文采用了一种结合现地预警技术和区域预警技术、基于预警参数（位移幅值P_d和特征周期τ_c）阈值的实时潜在破坏区范围估算方法。首先利用国内地震事件（4.0≤M_S≤8.0）的记录数据和日本强震动观测事件（6.5≤M_J≤8.0）的数据拟合出特定的适应于我国的参数关系式,包括τ_c与震级M的相关性、P_d与峰值速度PGV的相关性以及P_d与τ_c和震源距R的相关性;其次,根据最小震级（M_S6.0）和仪器烈度（Ⅶ度）定义相应的参数阈值（P_d＝0.1 cm和τ_c＝1.1 s）;最后,利用已有的3次破坏性地震事件数据开展线下模拟,对该方法的适应性和时效性进行了验证。结果表明,对于2013年M_S7.0四川芦山和2014年M_S6.5云南鲁甸两次中强地震,震后约10 s即可获取到比较稳定的潜在破坏区范围估计结果;而对于2008年M_S8.0汶川特大地震,在其记录台站分布密度不高的情况下,震后40 s左右的估算结果始呈稳定状态。      

地震波动强度变化的数学建模分析与仿真

传统利用灰色关联分析方法对地震波动强度变化进行数学建模分析与仿真时,对地震波动强度变化的数列进行仿真分析时,忽略了地震波动强度的时间属性对结果的影响,导致分析结果准确性较低。本论述提出新的地震波动强度变化数学建模分析与仿真方法,通过地震波动强度序列的经验分布确定门限自回归模型的门限值,依据该门限值、AIC最小准则以及最小残差平方等方法获取地震波动强度序列的门限自回归模型,分析自回归模型的极限环和振荡的属性特点,得到地震波动强度变化的初步数值模拟结果。本论述构建了基于均生函数的地震波动强度序列的数学模型,通过均生函数数学建模方法拟合地震波动强度时间序列,依据时间序列基于双评分准则选取拟合周期,实现地震波动强度的数值仿真。实验结果表明,所提方法对地震波动强度变化模型具有较高的准确性和稳定性。     

Wave separation for the great Sumatra-Andaman earthquake with regional seismic array

We analyzed the seismic waveforms from the December 26,2004 Sumatra-Andaman earthquake recorded at broadband seismic stations in western Europe.Previous studies involving of the beam-forming technique and high frequency analysis suggest that the earthquake ruptured with a duration of around 500 s.This very long duration makes P wave overlap with later arrivals such as PP wave,which follows P in about 200 s.Since P waves are crucial for modeling earthquake processes,we propose an iterative method to separate...     

面向地震烈度仪的现地地震动预测模型的构建与验证

利用初期P波预警参数构建现地地震动预测模型,使其在达到设定阈值时快速发出报警信息,是现地地震预警系统面临的一个关键问题,直接关系到发布信息的准确性和及时性。针对地震烈度仪基于微机电系统传感器记录到的数据质量较差,通过两次积分获取的位移存在较大偏差,会引起更多的误报和漏报,本文采用不同阶数（1—4阶）的巴特沃斯滤波器,分别构建了基于P波3 s和全P波段数据的位移幅值PD、速度幅值PV和加速度幅值PA与地震动峰值速度PGV和峰值加速度PGA的现地地震动预测模型,然后利用收集到的川滇示范预警网地震事件记录进行验证。结果表明,对于地震烈度仪微机电系统传感器的记录,采用1阶巴特沃斯滤波器处理、基于全P波段波形拟合获取到的PV与PGV的相关性和PA与PGA的相关性为两种最优现地地震动预测模型。具体应用时,应同时利用两种或两种以上的统计关系进行现地地震动预测,并将实际地震动观测值作为额外的判定条件,以降低误报率和漏报率。      

Analysis of Applicability of Seismic Intensity Estimation Using Fourier Spectrum of Ground Motions for Iranian Earthquakes

The intensity scales in different forms provide valuable information on regional earthquake effects. In this paper, a theoretical model which has been developed recently for seismic intensity estimation is re-examined by employing strong motion records from ten Iranian earthquakes. The analysis results confirmed the capability of the implemented method to estimate the seismic intensity in terms of the MMI scale based on a Fourier spectrum in the study area. The predicted intensity values were compared with another technique utilizing peak ground velocity (PGV) as a predictor. To reveal the high potential of the adopted approach, the theoretical isoseismal map was developed for the 1978 Tabas, Iran earthquake (Mw = 7.4) based on a stochastic finite-fault modelling of ground motions. Results showed good compatibility of predicted intensity values while the historical earthquake records are not enough for a given site.     

2015年4月25日尼泊尔地震波场传播及烈度初步模拟分析

2015年4月25日尼泊尔发生Mw7.9地震.本文采用三维曲线坐标网格有限差分方法,依据USGS给出的震源运动学反演结果和震源区域地形数据,模拟了尼泊尔地震波场传播过程,得到震源区域烈度分布模拟结果,与实际观测的地表峰值速度(PGV)大体吻合.结果表明:地震烈度的空间分布整体上受控于震源的单边破裂特征,高烈度区域主要分布在破裂传播方向上,即震源东半部.震源南侧到东南侧近场,由于受到震源和地形的双重影响,形成最大烈度分布区域,最大烈度约为IX.南侧平原受低速沉积层影响形成高烈度区域.震源西侧及盆地内烈度相对较低.