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...     

中国大陆地区的均一震级系统

用 SK 地震仪台网的资料,用联合确定地震震级、量规函数和台基校正值的方法,做出了中国大陆地区的均一震级系统,得到了 PZ、PH、SH、SV 四个震相从2.5——100新的量规函数,以及我国21个基准台的台基校正值.用这四个量规函数加上台基校正,求得的单台震级的标准误差为0.21——0.23级.6级左右的地震一般都有16个以上台记录到,这时求得的台网平均震级的误差可在0.05级左右.由于体波震级强烈地依赖于仪器类型,所以,我们求得的体波震级 msk与 mb 或 mB 有系统差.我们采取了使 msk与 Ms 接近的原则.提出了位移谱震级的概念:认为按某一震源参考球的平均值,具有相同强度的 P 波(或 S波)位移谱的地震,则震级相等.这种震级标度有以下优点:(1)它是绝对力学标度,可以把世界上各台网的震级统一起来;(2)物理意义明确,能反映地震大小.对任何大小地震都有定义,无饱和问题,对慢地震也有定义;(3)能和以前使用的震级衔接起来;(4)对位移计地震仪来说,测量方便,误差小.      

区域台网地震监测能力评估算法的Matlab实现

采用近震震级公式方法,在已知台站噪声水平和震中距的情况下,计算出该台能记录到的最小地震震级,在震中距最近的6个台中,通过组合排序法选取布局最优的4个台进行定位,并取这4个台站中震级最大值作为最小监测能力震级,从而得到局域台网的地震监测能力。运用Matlab软件来实现该算法,并对其中的核心处理技巧进行说明。     

用相位差谱统计规律探讨人造地震动方法

针对相位差谱具有对数正态分布的特点,选取西部67个强震记录计算了各自相位差谱对数正态分布的均值和标准差,再将其转为正态分布的均值和标准差。将正态分布的均值和相位差看作震级和震中距的函数,选取二元回归模型进行回归分析,得到了均值和标准差随震级和震中距变化的关系式。最后对已知强震记录,将其震级和震中距代入回归方程求出均值和标准差,利用均值和标准差产生的地震动时程与实际记录十分接近。     

内蒙古中东部地区数字化形变同震响应特征研究

以呼和浩特台、海拉尔台、乌兰浩特台、赤峰台等4个台站的数字化DSQ水管倾斜观测资料为基础,应用统计方法,研究了 2008-2018年200个地震事件的远场同震响应特征.通过回归分析,计算地震面波响应延迟时间、振幅、震级、震中距等基本物理量之间的函数关系.通过模型计算,得到模拟震级与实际震级的R值多数为0.8左右,标准误...     

地震震中实时动态定位的方法研究

在地震早期预警系统中具破坏性地震震中的确定速度十分重要.本文提出了地震发生后根据1个、2个、3个台站P波到时记录进行动态、近实时确定地震发生区域、线区间和震中位置的方法.方法充分考虑了地震触发台站和非触发台站分布与地震波传播规律的一致性和差异性特征,提高了震中定位结果的精度.对由79个台站组成的山东虚拟测震台网2009-2010年期间记录的425次网内地震进行了快速定位,结果表明对发生在网内的地震可在要求时间内给出比较准确的震中位置,可满足预警地震速报时效性和精度的双重要求.     

基于重力观测的巴颜喀拉块体强震震级模拟分析

以内蒙古乌加河地震台的连续重力观测资料为基础,应用PET重力仪采样率较高的特点,分析了PET相对重力仪与JCZ-1甚宽带地震仪的波形相关关系及同震形变物理特征。通过模拟分析乌加河地震台PET相对重力仪记录到巴颜喀拉块体周围发生的6次7级以上强地震的同震P波、S波及面波与震中距离、震级的相关关系,得出一般震级模型、地应力波模型和S波P波幅度比模型公式。通过计算3种震级模型理论震级与实际震级的误差及相关系数R值,得到理论震级与实测震级标准误差达到0.04,R值达到0.99,验证了模型的可靠性。对比分析理论震级与实际震级的误差与R值,揭示同震形变波形蕴含地球动力特征的物理机制。      

大连地震台面波震级偏差分析与校正

中国地震台网中心提供了一个试算的大连地震台面波震级台基校正模型。基于该模型,我们对1985年至2003年大连地震台记录的共计1357次地震进行了面波震级台基校正试算,按照不同震中距、不同震级、不同方位角分别进行了讨论,得到大多数情况下大连地震台单台实测面波震级小于国家台网面波震级的结论。     

库尔勒国家数字地震台近震震级偏差分析

分析库尔勒国家数字地震台2013年1月至2014年12月测定的1 403个近震事件,与新疆地震台网发布的地震目录事件进行对比,计算二者的震级偏差值,并从震级、震中距及方位角等分析二者之间的关系。结果发现,随着地震震级的逐渐增大,震级偏差也随着增大;震级偏差与震中距之间也存在着一些联系。     

鹤岗地震台面波震级偏差分析

在地震震级国家标准《地震震级的规定》(GB17740—2017)发布以后,收集整理鹤岗地震台2018年1月—2020年3月测定的远震面波震级M_(S(HEG)),与中国地震台网中心地震目录中给定的面波震级M_(S(CENC))进行比较,统计二者偏差值。利用统计学方法,分析震级偏差与震级、震中距和反方位角的关系。结果表明:与中国地震台网中心地震目录发布震级相比,鹤岗地震台测定的面波震级偏高,且震级偏差与震中距表现为正相关性;震中位于鹤岗地震台站西北方位,震级偏差较小,而在其他方位,震级偏差则较大。     

赤峰中心地震台面波震级偏差分析

地震震级是地震三要素之一,如何准确测定震级对于地震速报与应急工作至关重要。选取赤峰中心地震台2016年1月1日到2019年5月31日测定的674个地震事件的面波震级进行分析,并与中国地震台网中心发布的正式目录进行比较,并根据不同的震中距和方位角,给出面波震级偏差及校正值。结果表明:随着震级和震中距增大,震级偏差增大;赤峰中心地震台以北地区的不同方位角范围内,地震面波震级偏差分别为0.15、-0.13,以南地区的不同方位角范围内,地震面波震级偏差分别为0.22、0.16;根据参考校正值重新计算震级,通过震级对比结果表明校正效果较好。     

安徽省地壳介质P波Q值的确定及其分析研究

利用安徽省测震台网记录到的中小地震Ｐ波记录，采用频率域方法，测定本省区域范围内１９８５－１９９５年间地壳介质的Ｑ值。本地区介质特性Ｑ值与震中距间线性关系较好，本地区地壳Ｑ值目前处于中低值状态。     

基于恢复地震数据获取震级、震源机制及破裂过程的评价——以2013年四川芦山MW6.6地震为例

区域地震波形对于震源研究非常重要,但限幅问题限制了区域地震台网数据的运用,并影响到震源参数测定的准确度.本文利用恢复后的芦山地震区域地震波形,研究了芦山地震的震级、点源机制解以及破裂过程.基于震中距99~300 km恢复前与恢复后地震数据获取的面波震级分别为7.01与7.06级.分别利用7个震中距150~250 km宽频带台站的恢复前和恢复后的数据反演点源机制解,与参考机制解相比,滑动角偏差自13°减小到了4°.基于7个震中距81~134 km的区域地震波形联合远场数据获得的震源破裂过程结果,其主要参数（如滑动分布、破裂速度等）与强地面运动波形联合远场数据得到的结果具有很好的一致性.研究结果表明,本文所采用的数据恢复方法具有较高的可靠性,有效提高了震源参数测定的准确度.     

1994年9月16日台湾海峡地震及其构造背景研究

采用宽频带Ｐ波波形资料，利用全局反演方法，推断了１９９４年９月１６日发生在台湾海峡的一次强烈地震的地震矩张量；并采用随机加权方法进行误差分析．结果表明，这次地震的矩张量解以双力偶成分为主，是断层面为ＥＷ走向的正倾错动．震源机制的张应力轴接近水平，ＳＮ走向；压应力轴几乎竖直．地震矩值为０．９８×１０１９Ｎｍ．震源过程的持续时间仅有４ｓ，震源时间函数显示了均匀的单一破裂事件．通过对台湾东南到吕宋岛以北地震带的震源性质分析，探讨了该地区产生ＳＮ向水平拉张应力状态的原因．     

基于人工神经网络的仪器地震烈度预测模型研究

地震发生后,针对能够快速预测震中附近的烈度分布情况的问题,首先对632次地震触发的台站进行筛选,对2 231个台站触发后20 s内有效的7个地震动参数以及震级和震源距的信息进行提取,并利用人工神经网络对所选数据样本进行训练,建立三种有效的预测模型。研究结果显示模型一所选的输入参数为7个,不利用震源参数,在预测中有着较好的时效性,从第1 s到20 s,预测的平均烈度差值逐渐减小到0.45;模型二所选的输入参数为8个,利用了震源距信息,可以用于烈度级别的预测,预测的平均烈度差值逐渐减小到0.36;模型三所选的输入参数为9个,预测结果较好,可用于震后烈度场的实时预测,平均烈度差值逐渐减小到0.31。利用提出的3种模型对两次地震事件进行烈度预测,预测烈度差值取整后分别有95%和76%以上在1以内,有着较好的结果,可以用于地震预警当中。     

2013年四川芦山MS7.0地震自动速报震级偏差分析及方法改进

使用震中距320 km范围内40个台站的波形记录, 大致还原了2013年4月20日芦山M_S7.0地震的自动速报震级测定过程． 结果表明, 在中国地震局对外发布自动速报参数的时间点上, 震级还处于快速上升段, 此时测得的标准震级为M5.8, 与对外公布的标准震级M5.9比较一致, 却远小于之后人工修订的震级M7.0． 分析芦山地震自动速报震级偏差较大的原因: ① 使用限幅记录, 造成震级低估; ② 地震参数发布过于强调快而忽略了准, 参数发布时有些台站的S波(或Lg波)未到达或未完全到达, 造成计算的平均震级偏小． 通过选择合适的震中距范围, 减小限幅记录的影响并适当延时, 在震后137 s得到震级为M6.8． 另外, 应用M_WP震级测定方法, 在震后77 s获得矩震级为M_W6.8, 显示该方法在测定矩震级时具有快速稳定的优势． 基于上述研究结果, 本文提出改进自动测定震级的措施和方法: ① 对于M＜7.0的地震, 在使用M_L震级测定方法确定震级时, 需在未限幅台站占绝对优势的震中距范围内使用未限幅记录, 并延时到最远台站的S波(或Lg波)最大振幅到达后测定M_L; ② 应用M_WP震级测定方法测定大地震的矩震级．      

概率一致设定地震及其估计方法

本文首先讨论已有的主凤定地震的概念及其存在的问题，然后提出一在指定场点产生超越概率为Ｐ０、地震动强度为ｙ（ｐ０）的潜在震源区的概率一致设定地震的定义及其震级Ｍ（ｐ０）震中距Ｒ（ｐ０）震中的确定方法。     

A note on time of maximum response of single degree of freedom oscillator to earthquake excitation

The dependence of the relative time of maximum response of single degree of freedom system, subjected to recorded strong earthquake ground motion, on magnitude, epicentral distance and the Modified Mercalli Intensity at the site has been studied. Two empirical regression models are presented that enable estimation of the relative time of maximum response in terms of (1) earthquake magnitude and epicentral distance, or (2) Modified Mercalli Intensity at the site. The empirical distribution functions of the observed times of maximum response are presented. Both models also consider whether motion is horizontal or vertical, and the effects of the geologic conditions surrounding the site. The results are useful for the response spectrum approach in earthquake resistant design, as they provide guidelines for superposition of different loads in time.     

On the Application of Mwp in the Near Field and the March 11, 2011 Tohoku Earthquake

Tsunami Warning Centers issue rapid and accurate tsunami warnings to coastal populations by estimating the location and size of the causative earthquake as soon as possible after rupture initiation. Both US Tsunami Warning Centers have therefore been using Mwp to issue Tsunami Warnings 5–10 min after Earthquake origin time since 2002. However, because Mwp (Tsuboi et al., Bulletin of the Seismological society of America 85:606–613, 1995) is based on the far-field approximation to the P-wave displacement due to a double couple point source, we should only very carefully apply Mwp to data obtained in the near field, at distances of less than a few wavelengths from the fault. On the other hand, the surface waves from Great Earthquakes, including those that occur just offshore of populated areas, such as the 2011 Tohoku earthquake, clip seismographs located near the fault. Because the first arriving P-waves from such large events are often on scale, Mwp should provide useful information, even for these Great Earthquakes. We therefore calculate Mwp from 18 unclipped STS-1 broadband P-wave seismograms, recorded at 2–15° distance from the Tohoku epicenter to determine if Mwp can usefully estimate Mw for this earthquake, using data obtained close to the epicenter. In this case there should be a good chance to get reliable Mwp values for stations at epicentral distances of 9–10°, since the source duration for the Tohoku earthquake is less than 200 s and the time window used to estimate Mwp is 120 s in duration. Our analysis indicates that Mwp does indeed give reliable results (Mw ~ 9.1) beginning at about 11° distance from the epicenter. The values of Mwp from seismic waveforms obtained at 11–15° epicentral distance from the Mw 9.1 off the east coast of Tohuku earthquake of March 11, 2011 fell within the range 9.1–9.3, and were available within 4–5 min after origin time. Even the Mwp values of 7.7–8.4, obtained at less than 5° epicentral distance, exceed the PTWC’s threshold of Mw 7.6 for issuing a regional tsunami warning to coastal populations within 1,000 km of the epicenter, and of Mw 6.9 for issuing a local tsunami warning to the coastal populations of Hawaii.