基于序列的地震危险性概率分析

地震通常在时空上是丛集的。传统的地震危险性分析所考虑的只是每个地震丛集中最大震级的事件——主震,并用所考虑场地地震动强度量值的超越率来表示（Cornell,1968）。这种地震危险性概率分析（PSHA）用于长期的结构设计或评估。近来,出于对短期风险的管理,已采用一种类似的方法来进行余震地震危险性概率分析（APSHA）,其与主震的发生相关（Yeoand Cornell,2009）。地震危险性概率分析通常用一种均匀泊松过程来描述事件的发生,而余震地震危险性概率分析则通过有条件的非均匀泊松过程来模拟余震的发生,其概率值取决于触发余震序列的主震震级。另外,由主震和后续余震组成的每个地震丛集,可以看成以相同主震概率发生的单一事件。这就可以用相对简单的方式在危险性分析中考虑余震,这个方法首先由Toro和Silva（2001）论证,并由Boyd（2012）进一步研究。实际上,这篇短文中心探讨概率方面,说明地震危险性概率分析和余震地震危险性概率分析的联合结果以得到一种考虑主震一余震序列的地震危险性整体解析解的可行性,而前面提到的研究中这些仍然缺乏。这种方法应用的结果,说明有助于依据导致超越某一加速度阈值同时也考虑余震的地震事件发生率（如对于结构设计）,初步评估地震危险性的增加。因而这从地震工程长远来看是切合实际的方向。     

加利福尼亚明天地震的实时预报

尽管缺少可信的确定性地震前兆,但地震学家通过对地震丛集属性日渐精确的理解,已经获得了地震活动的重要的预测信息。在过去的15年间和较大的地震序列期间,公众可以近实时地得到基于一般短期丛集模型并与时间有关的地震概率。这些预报描述一个给定震级主震之后可能发生地震事件的平均概率和数目,但并不适合于当前特定的序列和不包含可能的余震位置信息。我们的模型在两方面依赖于一般的预测模型的基本原则：它以强地面震动概率表述预测,并将一个现有的基于断层数据和历史地震并与时间无关的发震模型,和描述与时间有关的区域地震丛集的渐增的复杂模型结合起来,得到一个在加州任何地方未来24小时强震动概率随时间变化的地图。我们的地震危险性建模方法可以帮助大家较好地理解随时间变化的地震危险性,并增加它对公众、应急决策者和媒体的实用性。     

强余震和主震地面运动分布比较研究

应用地震动衰减关系计算了1966年邢台地震以来中国大陆及近海发生的21次MSge;7地震序列的主震和强余震产生的有效峰值加速度，并对计算结果进行了比较分析， 发现76.2%地震序列的强余震产生的有效峰值加速度超过主震，其中50%多的强余震产生的有效峰值加速度在大范围内大幅度地超过主震. 本研究表明在强余震震中区附近，强余震往往会造成比主震更严重的破坏， 因此在地震危险性分析中要充分考虑强余震的影响场，才能为抗震设防提供科学、安全、可靠的依据.      

2017年九寨沟MS7.0地震余震危险性概率分析

本文介绍了余震危险性概率分析的概念,完整列出其相关公式的解析表达式并阐述了余震危险性概率分析的具体方法。以2017年九寨沟M_S7.0地震为例,首先,求得该地震余震序列的相关参数,结果显示:九寨沟M_S7.0地震余震序列理论最大余震震级约为M_L5.3;b值约为0.784 1,明显低于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震区应力水平相对较高;p值约为1.109 7,明显高于中国西南地区同类型的其它地震,表明九寨沟地震余震序列随时间衰减较快。其次,计算此次地震余震与主震释放能量的比例关系,结果显示:在九寨沟M_S7.0地震事件中,截止到10月22日约99.69%的能量为主震所释放,0.31%的能量为余震所释放。最后,利用九寨沟M_S7.0余震序列参数结果并结合衰减关系,分别计算了主震后0—1天、1—10天、10—30天和90—100天内不同断层距内不同水平的峰值加速度和峰值速度的超越概率,结果显示:随着断层距增加,在相同时间间隔内超越概率的值呈下降趋势;在震后第一天内余震危险性最高,随着震后时间增加,相应的超越概率值呈现出明显下降趋势,表明九寨沟M_S7.0地震余震危险性主要来自早期余震。本文的相关成果可以为震后地震危险性分析提供参考,并为短时间内应急救援及灾后重建提供辅助决策意见。      

以Neyman—Scott过程为基础的地震危险性分析

本文将Neyman-Scott过程应用于地震危险性分析。为了推导计算在给定时间内地震发生次数的概率分布的递推公式,文中假定每个地震丛中事件发生的次数分布服从截头的离散Pareto分布,丛中事件相对于丛的发生时间服从指数分布。文中给出了当地震发生的模式为Neyman-Scott过程时进行地震危险性分析的一般方法和计算步骤。此外,文中还对一个震源的情况初步探讨了发震模型中的各种参数对地震危险性分析结果的影响。作为Neyman-Scott过程的一种特殊情况,文中同时也讨论了广义Poisson过程在地震危险性分析中的应用。文中指出若用Poisson模型来代替成丛模型,完全忽略前震和余震或保留全部前震和余震这两种做法与实际情况均有一定的出入,总的来讲前者低估了遭受较大地震动强度的危险性,后者则高估了遭受较小地震动强度的概率。为了保障安全,看来应该采用后者。     

汶川强余震流动观测与典型余震记录分析

2008年5月12日汶川大地震发生后,我国大陆的固定强震动台网获得了大批的主震加速度记录,中国地震局同时迅速组织开展了余震强震动流动观测任务.通过结合汶川地震余震趋势及其空间分布特征,此次流动观测沿龙门山断裂附近布设了59台强震动仪器,观测期间发生了超过万余次的余震,并获得了3000多组3分量的强余震记录.本文选取了4次震级为6.0左右的较强余震中获取的强震动记录进行简要谱分析及衰减关系对比,旨在为进一步结合主震记录,研究近场地震动特性、地震动衰减规律等地震工程相关的科研工作提供宝贵的基础资料.最后本文针对此次流动观测部分记录出现的异常现象进行初步探讨,给出了两种解释原因.汶川地震的流动观测充分表明,在大地震发生后,及时有效地开展强震动流动观测是十分必要的.     

余震对地震危险性评估的影响：以北安纳托利亚断裂带为例

为了调查研究余震对地震危险性评估的影响,根据主震目录和原始地震目录用最大似然方法估计了北安纳托利亚断裂带（ＮＡＦＺ）的地震危险性参数（λｍ、ｂ和Ｍｍａｘ）。主震目录是使用窗口方法朋原始地震目录中去除余震编制的,原始地震目录是由１９００￣、９９２年仪器检测地震和１０００￣１９００年发生的历史地质组成的。对于主震目录的事件而言,泊松过程是适用的,而对于原始地震目录则不适用。本文论证了使用主震目录和原始     

关于主震的震源机制和余震空间分布

尽管以前的观测结果表明余震主要沿主震断层面分布,但许多地震发生的分支模型在预测余震空间分布时并没有直接包含主震矩张量的信息,或者简单地通过使用空间核的方式操作,这种做法迄今并没有得到严格的检验。我们分析了南加州的走滑地震事件并再度研究了主震矩张量和余震位置的关系。使用南加州地震数据中心(SCEDC)目录的资料,我们发现了大量证据,表明在走滑地震断层面的方位上余震分布最集中,这一发现和以前的研究结果一致。我们提出了一种联合分布模型,依据余震的距离和相对角度将余震位置参数化。我们将这个模型和以前根据正态分布与余弦平方函数提出的模型做了对比。使用残差分析和加权的K函数作为诊断手段,我们发现正态分布模型和余弦平方分布模型都存在严重的问题,而且我们提出的联合分布模型同时具有类似上述两模型的特征,但对南加州地震数据拟合结果远比上述两模型好。     

2010年4月14日玉树MS7.1地震对余震的触发研究

研究了2010年4月14日青海玉树7.1级地震产生的静态库仑破裂应力变化对余震及区域地震活动空间分布的影响.在考虑震源区附近区域构造应力场的基础上,由震源区构造应力和主震破裂产生的应力叠加,计算得到最容易破裂的余震断层面,进而计算玉树主震在上述余震断层面上产生的库仑破裂静态应力变化.结果表明,库仑应力变化图像与余震分布较为吻合,说明玉树主震对大部分余震有触发作用.利用相同方法计算了玉树主震对周边更大范围内地震的应力触发影响,发现大部分区域地震活动空间分布与库仑应力变化图像基本一致,中小地震大多发生在正向触发区域,但量值较小.对余震断层面与主震完全一致的情形进行了同样的计算,与前述方法计算结果的对比显示,考虑区域应力场的计算方式所得库仑破裂应力变化图像,能够更好地与余震及区域中小地震空间分布图像相吻合.     

2010年河南太康MS4.6地震序列震源参数的精确确定

精确确定地震的震源机制解、震源深度和序列的相对位置是地震危险性分析的重要基础.2010年10月24日和2011年3月8日,河南太康地区分别发生M_S4.6和M_S4.1显著地震,为分析该弱震、少震区的地震危险性,本文利用CAP方法反演了震源机制解和震源深度,并结合深度震相波形记录进一步确认了深度的可靠性.结果显示,两次地震的震源机制解较为接近,均以走滑为主,深度也均为13km左右.此外,以主震作为参考事件,采用主事件法对余震的水平位置进行了相对定位,定位结果显示余震空间上分布的走向分别与主震震源机制解两个节面走向大致相同.本文结果为研究当地地震危险性提供了一定依据.     

2013年甘肃岷县-漳县MS6.6地震余震 序列目录完备性研究 基于对单台记录地震事件震中与震级的估计

中强地震余震序列地震目录编目是否完备、 震源参数是否准确,直接影响余震序列特征分析、 震后趋势快速判断和强余震预测等研究结果的科学性和可靠性. 2013年7月22日甘肃岷县-漳县M_S6.6地震余震序列目录中存在较多单台记录地震事件,地震观测报告仅给出其震级,而未给出震中位置. 由于余震波形间的相互交叠干扰,使得余震最大振幅的测量误差较大,造成地震观测报告给出的单台事件震级误差较大. 精确估计单台记录地震事件的震中和震级,能够补充完善现有地震目录,提高地震目录的完备性. 本文对单台记录地震事件震中和震级的估计不仅限于单个台站,而是通过分析区域台网中多个台站的波形记录实现. 首先以余震序列中震级较大、 波形记录信噪比较高的地震波形作为模板,使用波形互相关震相检测技术,检测单台记录的地震事件在多个台站的震相到时. 如果能在4个以上台站检测到震相,则利用测震台网常用的HYPOSAT方法估计其震中位置,并利用多个台站记录波形与模板地震的振幅比估计其震级. 之后计算主震发生后不同时间的最小完备性震级,并通过线性拟合得到最小完备性震级随时间变化的表达式,以分析此地震余震序列的目录完备性. 经过计算共得到253个单台记录地震事件的震级和其中177个事件的震中位置,其震中空间分布范围与余震序列中其它地震分布范围基本一致. 震级复测以及与人工拾取震相到时误差对比表明,该方法所得震相检测和震级估计结果具有较好的可靠性. 主震及最大余震发生后的短时间内,有较多数量单台事件的目录所给出的震级偏低,分析认为可能受主震与较大余震后续震相以及余震间相互干扰所致. 主震发生0.02—0.3天内,其余震序列最小完备性震级随时间的对数呈线性下降,在0.3天后最小完备性震级稳定在M_L1.1左右.      

强余震活动特征研究及其在地震危险性分析中的应用

地震安全性评价中广泛采用的地震危险性概率分析方法只考虑了主震对场点地震危险性的贡献,但我们在历史地震等震线以及地震灾害记录中常常可以看到强余震在其震中附近造成比主震更严重的破坏。为了论证强余震在其震中附近造成的破坏超过主震的现象是否普遍     

南加州地区大地震发生与太阴—太阳潮周期的相关性

在文献中涉及的大多数关于地震发生与实际周期事件之间假设存在的相关性被证明是谬误的,或者是由于未能运用正确的统计上的调查研究所致;对这种相关性通俗的假设通常是基于不严格地采用后验推理的方法而作出的。然而,即便固体潮应力与地震的应力降相比很小,但固体潮可能触发地震仍然是一个值得注意的假说。众所周知,固体潮是周期较短的地球振荡的最大应力源。在许多情况下,地震与固体潮的相关性被大量余震所掩盖,因为余震较容易被认为与其主震有关,而与固体潮无关。反过来说,就是未能足够地考虑到成丛的余震可能导致地震与固体潮的视相关性。迄今为止,对这种不包括余震的相关性所作的大多数的系统研究已被证明都是毫无意义的。     

岷县漳县6.6级地震及余震强震动记录特征分析

对2013年7月22日甘肃岷县—漳县地震获取的273条主余震加速度记录进行格式转换、基线校正和滤波等常规处理,分析该地震主震(M_S6.6)和余震(M_S5.6)两次地震记录的幅值、持时以及反应谱特征,发现M_S6.6主震记录的PGA范围在0.728～177.5 gal间,M_S5.6余震记录的PGA范围在0.732～69.3 gal间;将观测数据与霍俊荣和第五代《中国地震动参数区划图》地震动衰减关系进行对比,发现霍俊荣衰减关系更吻合于此次地震的主余震加速度衰减;绘制主余震5%～95%重要持时分布图,并针对主震62MXT反应谱和本地设计谱以及近些年国内主要强震震中反应谱开展比较分析;最后研究土层台、基岩台、相同台站各个震级反应谱的特征。     

1991年4月29日拉恰地震的余震序列:1991年6月15日最大余震前后的特征

研究了1991年4月29日拉恰地震的余震序列,确定了200多次余震的震源机制,发现了1991年6月15日余震前后最大余震的震源机制主要是逆断层特征。研究了主震近场区的加速度图,计算了地震动位移并分析了它的变化形式。所有记录形态可分为脉冲型和波动型两类。研究了地震动位移的时间变化,表明了强余震后脉冲型地震占了多数。综合已揭示的两种规律性就能更可靠地得出余震过程变化特点的结论是:余震震源机制的稳定性说明了强余震的震级和主震震级可能是相同的,而余震次数的减少标志着余震过程的衰减,地震动位移曲线形式的变换则是衰减过程的一个补充证据。为了探讨强震震源区的发震过程,提出了联合利用上述两个特点来研究余震序列的想法。     

基于工程特性的主余震型地震动降维模拟

余震是由主震孕育而来,两者之间存在着一定的关联性,如何构造主余震型地震动模型,是工程结构抗震分析的基础。着眼于地震动的工程特性,根据主余震之间的峰值加速度、强震持时、场地卓越频率等要素,分别建立主震和余震自身的演变功率谱模型,基于非平稳随机过程的谱表示,通过引入随机函数降维模拟方法,实现仅用三个基本随机变量即可精确模拟主余震型地震动过程。研究表明,采用该降维模拟方法的效率和精度均满足工程需求,且与实测主余震型地震动记录的反应谱和幅值谱拟合一致,验证该模型与方法的优越性,为工程结构在主余震型随机地震作用下的抗震分析提供有效途径。     

主余震序列型地震动作用下RC框架结构损伤耗能研究

强震发生后通常伴随着余震,余震的发生会加重结构损伤甚至引发倒塌。为了量化研究主余震序列型地震动对结构损伤的影响,以一栋3层钢筋混凝土框架结构为研究对象,选取了10条实际的主余震记录作为地震动输入,采用ABAQUS非线性有限元软件对该框架结构进行非线性动力时程分析,并依据结构局部和整体损伤耗能指标来评价主余震序列型地震动对框架结构累积损伤的影响。研究结果表明:序列地震会加剧结构底层柱的局部损伤耗能,特别是对底层中柱的影响更加明显;序列地震作用下的结构整体损伤耗能平均值相对于单主震作用下增加约30%;当余震与主震的第一周期谱加速度指标的比值Sa （T₁）_余震/Sa （T₁）_主震较大时,序列地震对结构损伤需求的影响更为显著。     

基于台网目录分析研究汶川8.0级地震余震时空分布特征

2008年5月12日汶川M_S8.0地震主震发生后至2012年5月12日,我国地震台网在龙门山断裂区域内（102°E-105°E,30°N-34°N）共记录93837个地震事件,其中80995次事件含有深度信息.本文以台网地震目录为主要研究对象,分析了汶川地震余震序列的时空分布与演化特征.与构造活动密切相关的余震频次-震级关系变化显示,与主震断裂活动直接相关的余震活动在主震后4个月内基本结束.余震释放能量的空间分布及演化分析显示,在主震后6~24 h即有可能捕获未来余震区的大致展布乃至余震发展趋势.     

5·12汶川地震强震记录分析

在2008年5月12日汶川MS8.0级特大地震中,中国大陆观测台网系统获得了丰富的主震、余震加速度记录,为开展相关的地震研究工作提供了十分难得的基础资料。本文以发震断层附近观测台站的主震记录为基础数据,根据台站所在的场地条件及其与发震断层的相互位置关系,分析了此次地震中近断层的地震动峰值空间分布特征、方向性效应、上下盘特性和典型记录加速度或速度结果等,简单讨论了发震断层性质和地形对震害分布的影响。     

由触发地震活动性的级联解释前震

大地震前观测到前震，以及认为前震具有特殊的性质使得它们能够同其他地震区别开来，所有这些增加了地震是可以预报的希望。所提出的异常属性包括：震级较大的前震相对于震级较小的前震占有比正常值更高的比例；以到主震的时间为参数，地震活动速率以幂律加速；将许多地震序列进行平均时，前震在空间上向主震迁移。使用南加利福尼亚的地震活动性数据，我们证明了这些性质以及其他性质都可由一简单模型得到，这一模型认为，不管前震、余震和主震，任何一个地震都能触发其他地震。我们发现前震的前兆性质同主震的大小无关。这意味着：由于根据过去的地震活动性并考虑触发的级联作用，地震活动速率是可以预报的，因此地震(无论大震还是小震)也是可以预报的。触发的级联作用很自然地产生了大范围、长时间的交互作用，这可以用来解释在非常大尺度范围内观测到的地震活动性相关现象。