东日本大地震启示

一组高质量的数据记录了2011年3月东日本大地震的震前、地震发生时以及震后的地表形变。但目前还没有适当的模型可以利用类似数据来对地震和海啸危险性进行评估。随着基于空间的测量板块构造边界和大型断层表面形变技术的发展,地震科学已经跨入一个全新的时代。日本在实施这些技术方面一直走在前列,特别是随着大约15年     

日本大地震福岛核污染物扩散传输区域模拟研究

2011年3月11日日本大地震引发了福岛核电站放射性污染物泄漏事故.根据日本官方公布的污染物释放量,通过核泄漏放射性物质的源项设计,采用CMAQ模式中PM2.5作为核污染物的示踪物,并考虑核污染物扩散和干湿沉降过程等,建立了基于大气模式WRF和空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式系统.在此基础上,分别采用30和4km模式水平分辨率对放射性污染物中远距离和近距离(局地)扩散传输路径和强度进行了5天数值模拟.中远距离模拟结果表明:福岛核事故发生之后,受西风带影响,放射性污染物大部分时间向太平洋东部方向扩散,5天后到达美洲大陆,但浓度仅相当于福岛核电站附近的10-7左右,模拟的污染物到达美国的时间与加利福尼亚州3月18日的监测结果基本吻合,同时发现,由于高空西风风速大于低层,污染物的分布随高度形成向东倾斜的垂直结构.对近距离(局地)高分辨率模拟结果表明:伴随气旋过程的大风和降水可加快污染物的扩散传输和局地沉降,同时,气旋性环流又可使污染物改变传输路径,甚至对局地造成重复影响.污染物于3月14日18时扩散到日本本州岛东南部,模拟结果与当地观测的吸收剂量率增加时间基本一致.结果表明,福岛核事故放射性污染物主要以向东扩散传输为主,即使在气旋系统的影响下,对日本本土的影响时间较短,因此从大气条件角度看,福岛核电站的选址比较科学,对其他核设施的选址和保护具有借鉴意义.     

关于东日本大地震成因的一种观点

2011年3月的日本M9.0大地震使日本科学家的家园惨遭破坏.最近,他们通过梳理地震前的几天内记录到的一大堆杂乱的地震信号,对1000多次新近识别出的地震进行了分类整理.其结果揭示出那条致命的近海断层是如何慢慢滑动,然后突然破裂的.现在看来,那种慢滑行为使断层不断加载,最终达到了破裂点,由此引发了3·11灾难性大地震.     

日本大地震矩震级估计的长周期地震动预测方程

建立了壳内地震、板间地震、板内地震的峰值地动速度(PGV)和峰值地动位移(PGD)的长周期(5~30s)地震动预测方程(GMPE)。使用了剪切波速大于或等于2 000m/s的层间的KiK-net井下台网台站强地震动数据。这些数据由日本及其周边的20次6≤MW≤9.1的地震构成,包括2011年的日本东北地震。在推导长周期地震动预测方程时运用了两阶段回归分析。尽管附加了诸如震源深度和地震类型这些尽量能够使回归曲线与数据保持一致的因素,但在双线性回归时于MW7.5处产生了弯曲。所建公式表明:壳内地震的长周期峰值地动速度和峰值地动位移要大于板间地震和板内地震。长周期峰值地动速度和峰值地动位移衰减系数随着震源深度的增加而增加。估计的矩震级符合观测的峰值地动速度和峰值地动位移在5~30s周期范围内的长周期地震动预测方程。得到了由KiK-net井下台网台站加速度计记录的23次地震的震级估计,而且这一结果与全球矩心矩张量项目得到的矩震级一致。上述方法对于大地震的矩震级估计是有效的,如果能够获取震源区的信息,就能快速进行矩震级的估计。     

对东日本大地震序列潜热通量异常现象的讨论

用美国国家环境预报中心的表面潜热通量数据,对2011年东日本大地震序列前后所出现的潜热通量异常展开讨论,结合主震震中周边区域在1991~2011年的中强地震序列数据,分析了潜热通量异常与地震之间的关系。结果表明:(1)东日本大地震前的潜热通量剧烈变化不一定是异常,且不一定由此次地震活动引起;(2)该研究区域内20年间出现过多次有疑似"热异常"却无明显震例与之相对应的情况;(3)该研究区域内20年间有超过60%的中强地震震前并无"热异常"出现;(4)在研究潜热通量变化是否属于异常时,应尽量多地考虑各个方面的影响因素,科学合理地设定判断参数;(5)在研究潜热通量异常与地震的关系时,应对特定区域作长时间序列分析,而不是单纯针对短期内的个别震例进行判别。     

借鉴东日本大地震的经验教训实现防灾体系的调整

东日本大地震创造了战后日本灾难史上死亡和失踪人数之最。以本·威斯纳提出的"危害×脆弱性=灾难"这一公式为前提,这次大量死亡的灾难不能仅归咎于巨大的自然危害。那么,为何会造成如此巨大的灾难?战后日本所积累的防灾对策及方针(防灾体系)存在哪些问题?战后日本防灾体系具有以下特征:(1)科学性;(2)不断提高的应对突发灾害能力;(3)以政府为中心的防灾对策;(4)中央集权的防灾对策。基于(1)和(2)来预判地震的规模和海啸的高度,根据预估的危害推进海啸对策。但是,在地震的规模、海啸的高度、堤岸的基础设施、避难等方面常常会有各种意想不到的情况发生,造成"超预期"的伤亡。所以,必须重新审视日本防灾体系的(1)和(2)。对避难行为的分析表明,以政府为中心,由中央发布警报传达给民众的方式(由上至下方式)不是最有效的。以学校或社区等集体力量来避难更为有效。这就需要我们重新审视防灾体系的(3)和(4)。因此,鉴于东日本大地震的经验教训,我们能够得出结论:必需对日本战后建立的防灾体系做出适当的调整。     

2011年东日本大地震:位移延伸至海沟轴

2011年3月11日日本地震(Mw9.0)后发生的大海啸被认为是由延伸至日本海沟处一条俯冲带浅部的断层破裂所致.这是不同的地震和大地测量反演程序所揭示的结果[1-2];然而,精确的同震位移逆倾斜向上极限值仍然没有被明确界定.在此,我们介绍了地震前和地震后穿越破裂带内的海沟重复进行的多波束水深测量结果,以估算其逆倾斜向上极限值,并量化海底位移.     

2021年日本福岛海域MW7.1地震S-net海底地震动特征

2021年2月13日日本福岛县东部海域(Off-Fukushima)发生的M_W7.1地震是目前世界最大的海底观测系统——日本海沟地震和海啸海底观测网(S-net)——迄今为止记录到最大的俯冲带地震.为认识海底地震动并探究海陆差异,本文介绍了S-net海域台网及其数据处理的特殊性和必要性,分析了Off-Fukushima地震的地震动幅值、频谱和持时特征,比较了海底与陆地震动衰减特性的异同,对比了近海岸埋置台站、近海沟未埋台站及陆地台站地震动的差异,并与俯冲带地震动模型(GMM)进行了比较.结果表明：Off-Fukushima地震海底水平向PGV和周期大于0.5 s的加速度反应谱值显著大于陆地记录;相比陆地,海底动力放大系数谱向长周期方向偏移,表明海底记录长周期成分更丰富;受到海水的抑制作用,海底记录V/H反应谱比值小于陆地记录;由于海底记录与陆地GMM在路径和场地方面存在差异,水平向PGA及反应谱的残差分布出现明显偏移;海底近海岸埋置台站与近海沟未埋台站的地震动特征存在系统性差异,水平向差异很可能与海底地形有关,而竖向可能受到布设方式对台站与海底耦合程度的影响.本文...     

核电厂抗震设计的地震动参数

核电厂是一种新型的发电设施,以其高效率,无需常规燃料的大量运输、无对大气的烟尘污染等优点而受到重视。但是,由于核电厂一旦发生事故,所造成的后果是十分严重的。所以,在发展核电技术的同时,人们对于核电厂的安全问题一直给予特别的重视。在影响核电厂安全性的诸多因素中,地震的影响是必需要考     

我国核电厂厂址特定地震动特征分析

本文介绍了我国核电厂地震安全性评价及抗震设计中涉及的法规、标准和导则中关于设计地震动参数确定的技术背景和要求.基于近些年来我国开展的核电厂厂址可行性研究阶段地震安全性评价工作的结果,分析了一些潜在厂址特定地震动反应谱特征及其与规范标准反应谱的差异,探讨了规范反应谱对我国核电厂工程的适用性问题.     

唐山大地震近场宽频带地震动模拟

基于唐山地区大量的钻孔和波速测量等资料以及京津唐地区地壳结构模型,建立了唐山地区三维地下速度结构模型.利用宽频带地震动模拟方法模拟了 1976年唐山大地震的近场地震动,给出了极震区加速度时程和反应谱,并与烈度分布以及其他研究结果进行比对,本研究可为唐山市防震减灾提供参考.     

金茂大厦在汶川大地震中的地震动响应

2008年5月12日14点28分四川汶川发生8.0级大震,不仅使当地人民生命财产遭受了重大损失,而且使距震中几千米外的北京、上海等大城市的高层建筑普遍有感,甚至震感较强引起恐慌.上海距震中汶川有1600多千米,14点36分左右,上海高层建筑生活和工作、特别是住在20层以上的市民普遍感到大楼在振动,有的感到震感较强烈,引起了恐慌,拼命往外跑,徐家汇、南京路、淮海路、陆家嘴等地的高层市民就跑到了马路上或公园里,尤其是陆家嘴金融贸易区,那里集中了上海的超高层建筑,震时,许多人紧张慌乱地撤离大楼,往陆家嘴中央绿地跑,造成一时混乱.     

2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟

力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震(Tohoku-Oki)的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果(最大剪切位错约55m)相比差别不大;下盘最大倾向位移(-10m)并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降(约11 MPa)大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化.     

东日本大地震之后日本气象厅的紧急地震速报的研究课题和对策

引言2012年10月1日,我们迎来了向社会公开提供紧急地震速报的第5个年头。5年间,气象厅共发布了129个地震的紧急地震速报(警报)。然而,并非每次发布的信息都是准确无误的,特别是,当作为日本观测史上最大地震的2011年东日本大地震发生之后,却没能根据这次地震晃动造成的观测设     

东日本大地震地震序列的震源机制解特征及其动力学意义

日本本州及其邻近区域的应力状态以及弧后盆地的演化机制一直是人们所关注的问题.本文对2011年3月11日东日本大地震地震序列(2011年3月11日至2012年3月15日)的哈佛双力偶解进行了聚类分析,得到五种类型的震源机制解:与主震类型一致的低倾角逆断层型地震;主张应力方向垂直于日本海沟走向的正断层型地震;主张应力方向平行于日本海沟走向的正断层型地震;主压应力方向平行于日本海沟走向的逆断层型地震;包括走滑型地震在内的其他类型地震.东日本大地震地震序列中发生在弧前增生楔地震的震源机制解与大地震发生之前地震的震源机制解特征有显著区别,反映出该地区的应力状态与震前相比有较大改变.东日本大地震及其前震释放了附近区域的累积弹性应力,主震破裂区附近太平洋板块和其上覆板块接近完全解耦,降低了日本海盆地、中国东北地区的近东西向挤压应力水平.不过,整个本州岛东部区域太平洋板块和其上覆板块并没有完全解耦,但应力水平并不高.我们认为,日本海及中国东北应力水平的降低会使该区域的近东西向挤压型地震的危险性降低,而使NNE-SSW走向的走滑型地震活动性增强.同时,火山活动性也会增强.尤其是本州岛地区,存在近期火山爆发的可能性.东日本大地震地震序列的震源机制解特征还提示我们,日本海的应力状态及日本海的演化可能在一定程度上取决于太平洋板块和上覆板块的耦合状态.持续的弱耦合将不仅使得弧后大范围的地区保持岩浆上涌所必须的拉伸应力环境,而且还会因弧前隆起区发育大量正断层型地震而向深部提供促使岩浆生成所必须的水,因而造成日本海的再次扩张.     

汶川地震和东日本大地震反应谱比较与结构Pushover分析

为对比分析5·12汶川地震和3·11东日本大地震的加速度反应谱和结构地震反应特征,挑选132条汶川地震和404条东日本大地震中Ⅱ类场地上的水平向加速度记录,进行统计分析。根据这两次大地震的标准加速度反应谱,给出了拟合谱曲线。将所得拟合谱作为需求谱,分别对6层框架结构和20层框架结构进行了Pushover分析,比较在上述两次大地震下不同框架结构地震反应的差异。结果表明：东日本大地震记录比汶川地震记录具有较明显的长周期地震动特征;两次地震记录的区别在高层框架结构的地震反应上表现得更加明显,东日本大地震记录对具有较长自振周期的结构的地震反应影响更为显著。     

2011年东日本大地震对中国东北地区地壳变形的持续影响

实际监测与理论研究均表明, 2011年东日本大地震对中国东北地区地壳变形产生了显著的影响。 然而, 对震后影响的持续时间却存在着不同的看法, 有的学者依据所掌握的资料认为即使受影响最大的东北地区其持续时间截止于2013年上半年等。 针对这一问题, 本文对中国地壳运动观测网络2016年前的多期复测资料进行了处理与分析, 结果表明: 这种影响不仅存在, 而且仍是目前东北地区时段性地壳变形的主体成分, 仅是随着时间的推移呈现逐渐减弱的态势。 因此, 推测震后影响至少在今后数年内仍将存在。     

核电厂扩建工程设计地震动参数校核研究

核电工程从预可行性研究到正式施工设计,往往有一个很长的周期。以泰山核电二期工程建设项目为例,地震动参数确定是在十多年前完成的,因此其设计地震动参数的校核工作应当在吸收这十多年来我国在活动构造识别、地震活动的不均匀性处理、地震区带划分、潜在震源区的识别和参数确定、地震动衰减等方面的最新研究成果的基础上进行。研究结果表明,新增的地震地质资料进一步补充了原工作报告对地震地质研究的结论,地震的活动特征则没有发生根本变化;工作区内破坏性地震的平均震源深度约为12km,与全国平均震源深度（约为15km）有差别。在对工作区地震地质、地震活动背景最新研究的基础上,考虑本地区有代表性的不同潜在震源区的划分方案,分别采用对应的地震动参数衰减关系进行地震危险性概率分析计算,校核后综合确定秦山核电二期扩建工程厂址的极限安全地震动SL-2为0．15g,这与1990年的结论一致。本文提出的核电扩建工程地震动参数校核工作的技术路线,可供类似的重大工程地震动参数校核参考。     

日本东大地震研究所宇佐美等人用立体图探索“地震巢”

日本《朝日新闻》1978年6月21日刊登了一篇题为《用立体图探索地震巢》的报道,摘译如下:宫城县近海地震发生在太平洋岸的"地震巢"。常发生地震的地方叫"地震巢",这对外行来说容易理解,但在学术问题上必须给以明确的定义。