L_p范数方法在地震定位中的应用

本文根据最小二乘法在地震定位中存在的“抗干扰”能力的不足，介绍了自适应Ｌｐ范数方法。该方法可以自适应选取ｐ值。通过对陕西台网地震定位的结果检验表明，该方法实用可行，并具有较强的“抗干扰”能力，即稳健性。     

汶川地震强余震场地非线性反应

采用汶川地震强余震26个强震动台站记录,基于H/V谱比法,计算台站场地的强、弱震作用下场地卓越频率之比R_(fp)和体现强、弱震作用下场地H/V谱比曲线差异程度的DNL,进而识别并分析场地非线性反应特征。结果显示,R_(fp)、DNL与PGA之间存在显著相关性;其中10个台站出现明显的场地非线性反应特征;大部分台站发生场地非线性反应的PGA阈值为100 cm/s~2,部分为50 cm/s~2;实例证明,因某些台站不易通过H/V谱比法识别场地卓越频率,因此采用R_(fp)识别场地非线性反应具有一定局限性。     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

地震动场地影响校正在烈度速报中的应用研究

以1918年2月13日南澳海外7.3级地震为例,在对福建地区网格化基础上,利用地震动衰减关系计算出基岩地震动,采用地震动场地影响校正方法得到实际地表的地震动,再通过地震烈度物理关系转换得到福建地区烈度分布图,并与文献记载的该地震的影响烈度分布图进行对比,验证了地震动场地影响校正在地震烈度速报应用中的重要性。     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

一种利用单台强震记录计算任意场地三分量地面运动的方法

本文利用近场理论格林函数反褶积的方法计算土层的地震反应.解答中包含了产生地面运动的各种反射、透射和转换波震相,也计入了土层与基底介质的相互作用.将计算的土层响应与已获得的近场加速度记录褶积,可算出不同土层场地上垂直向和水平向三分量的地面运动.文中利用1982年卢龙地震的近场加速度记录,检验了方法的可行性.     

显式中心差分有限单元法在复杂场地地震反应分析中的应用

简单介绍了显式有限单元法,并用此方法分析了有宏观调查结果的典型山梁对地震地面运动的放大效应。提出计算模型应更真实和应该用加速度峰值放大,山顶运动持时增长,谱特性改变三者共同解释山梁顶部震害远大于山脚震害的看法。     

Shakemap场地校正方法及其在云南地震动强度和烈度速报中的应用

将美国Shakemap场地校正方法用于云南地震动强度和烈度速报工作,通过分析Shakemap场地校正方法及其要点,将该方法应用于云南典型区域与实际场地情况进行对比分析,探讨了Shakemap场地校正方法相关参数问题,认为将该方法用于研究云南地区时应对相关参数做一些改进,首先要对其只基于地形坡度单指标的场地条件分类进行补充,即应该考虑V30S与多指标因素的相关性(如近地表地质状况、高程、距离河流的距离等)。同时,必须从实际场地情况出发考虑局部场地条件对地震动的影响,主要从盆地软弱土层、地质构造条件和局部砂土液化场地等方面修正局部场地条件对地震动的放大作用。这样,在完善理论计算结果的基础上结合对实际场地情况的修正,通过理论与实际双重的校正,达到提高预测结果精度的效果,为震后的应急决策提供有用的信息和帮助。     

地震走时层析成像方法及在陨石坑探测中的应用

地震走时层析成像是地球物理反演中成熟的方法之一,已在许多领域得到广泛应用,并取得了良好的效果。本文介绍的地震层析成像方法包括模型参数化、射线追踪和理论走时计算、非线性方程组的线性化、线性化方程组的求解以及解的评价。观测数据使用了中国地震局地球物理勘探中心在岫岩陨石坑取得的浅层地震折射资料,反演得到两条近垂直交叉剖面的P波速度结构。结果表明,该坑为一简单坑,直接撞击形成的区域为直径约1．8km、深度约700m的坑体;坑中心深度约700m周围以及向下出现的7．0km／s以上的高波速可能是陨石撞击时所产生的高温高压使表层岩石达到熔融状态,改变了围岩的性质,致使围岩速度升高。     

高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用

Radon变换方法在地震资料处理中广泛采用,在地震同相轴识别和估计方面具有良好效果．无论是倾斜叠加,还是广义Radon变换方法,一般采用最小二乘反演方法实现．目前,在提高反演算法的效率和分辨率方面仍值得研究．本文从倾斜叠加的定义出发,阐明Radon变换分辨率问题的来源和解决办法．采用最小二乘反演方法研究高分辨率抛物线Radon变换和双曲Radon变换时,给出稀疏约束预条件共轭梯度法求解的高分辨率Radon变换的实现方法,同阻尼最小二乘方法相比,分辨率和精度明显提高,文中给出了模型算例．根据有效波和多次波NMO后剩余时差不同,采用高分辨率抛物线和双曲Radon变换可以压制多次波,分别给出了方法原理,最后给出应用实例．研究表明,稀疏约束预条件共轭梯度法可以有效实现高分辨率Radon变换;数值算例表明,算法计算效率和精度较高,可以更好地实现多次波压制．     

用于地震预警的三维实时定位方法

为了尽快定位地震,在“着未着”定位算法基础上,尝试引入三维地壳模型,构建具有三维空间格点分布的走时表.根据已触发台站的到时和未触发台站的位置信息设计概率分布函数,通过八叉树搜索方法,快速给出震源在三维空间的可能位置.使用波前追踪算法,计算中国几个地区三维地壳模型的走时网格,利用中国地震台网资料,对区域内发生的地震进行定位分析.结果显示,在一定的台网密度条件下,三维实时定位方法能在震后数秒给出震源位置,可满足地震预警要求.     

Real-time seismology for the 05/12/2008 Wenchuan earthquake of China: A retrospective view

The devastating 05/12/2008 Wenchuan earthquake (M_w7.9) in Sichuan Province of China showed very few precursory phenomena and occurred on a fault system once assigned to be of moderate long term seismic risk. Given the existing coverage of seismograph stations in Sichuan Province, real-time seismology could have been effective in avoiding some earthquake damage and helping post-earthquake emergency response. In a retrospective view, we demonstrated that the epicenter can be located with 20 km accuracy using just two broadband stations with three-component, which takes only about 10 s after the onset of the earthquake. Initial magnitude is estimated to be M7 with the Tc measurement over first 4 seconds of P waves. Better magnitude estimate can be obtained within 2 min by modeling Pnl waves for stations about 500 km away where the S waveforms are clipped. The rupture area is well revealed by teleseismically-recorded >M5 early aftershocks within two hours after the mainshock. Within a few hours, teleseismic body waves were inverted to derive a more detailed rupture process and the finite fault model can be readily used to calculate ground motions, thus providing vital information for rescue efforts in the case where no real-time strong motion records are available. Supported by the Knowledge Innovation Program of the Chinese Academy of Sciences (Grant No. KZCX2-YW-116-1) and National Key Technology Research and Development Program of China (Grant No. 2006BAC03B00)     

地震预警系统在提高中国台湾地区地震速报时效性中的作用

利用地震预警系统对中国台湾地区地震进行速报,与传统地震告警软件对比后发现,预警系统能够在较短时间内得出地震三要素并告警,可为地震速报人员争取较长速报用时。总结了地震速报过程中需要注意的若干细节问题。     

A hybrid approach for deriving horizontal site amplification factors considering both the similarity of HVSRE and the vertical amplification correction function

Under hypothetical and idealized conditions, the horizontal site amplification factor (HSAF) is defined as the ratio of the horizontal Fourier amplitude spectrum (FAS) at a point on the Earth's surface with respect to the horizontal FAS at the identical location but on the outcropping seismological bedrock. The HSAF reflects the profile of local sedimentary soils and weathered rock formations, indicating site effects. In most cases, such an idealized HSAF is difficult to measure directly. Thus, quantitatively estimating a HSAF value is a crucial task in strong-motion prediction over the last century. Fortunately, many strong-motion stations have been constructed throughout Japan, facilitating the characterization of HSAFs down to seismological bedrock at more than 1600 observational sites by the generalized inversion technique (GIT). First, this study reported the similarity distribution of the HSAF and the horizontal-to-vertical spectral ratio of earthquakes (HVSR_E). Subsequently, we proposed a hybrid method from a novel aspect for estimating HSAF in terms of the observed similarity distribution and the vertical amplification correction function (VACF) proposed previously. Compared with the direct use of HVSR_E for substituting HSAF, the hybrid method proposed herein demonstrated an improvement of greater than 30% in terms of the residuals between estimated HSAFs and those separated from observations.     

Application of an earthquake early warning system and a real-time strong motion monitoring system in emergency response in a high-rise building

We apply a combination of earthquake early warning system (EEWS) and real-time strong motion monitoring system (RSMS) to emergency response for a high-rise building; The Kogakuin University has a 29-story high-rise building in Shinjuku Ward, Tokyo. The proposed strategy is based on the Plan, Do, Check, Action (PDCA) Cycle to brush up the systems and the users: in the “Plan” stage, we apply EEWS and RSMS to the building, where EEWS predicts not only short-period strong ground motions but also long-period ground motions [1]. The system is built into a building announcement system, an emergency elevator control system, and an email message system, which quickly send emails to the emergency response team. Meanwhile, RSMS provides information on seismic intensities at each floor of the building via the web browser in real time using the existing network in the building. In addition, the building response and structural damage can be estimated based on this information. The network system is impervious to the earthquake damage, because the network cable has extra length, there is, however, possible that a network system does not work due to power outage. Thus, we develop the network system that has uninterruptible power-supply system (UPS) and apply it to EEWS and RSMS. The high-rise building has the emergency call units to the security control center in the building on every floor. The emergency call line, however, will be busy promptly, because it is able to use only one line. Therefore, we installed IP telephone which uses the network system on main floors. UPS will work about 30 min after a major earthquake, it is supposed to be enough time for gathering the damage information about the building during initial response. In the “Do” stage, we prepare emergency response instruction manuals and educate the faculty members and students to carry out promptly emergency response. In the “Check” stage, the validity of the proposed systems are verified by carrying out an earthquake drill in an actual high-rise building. The earthquake drill confirmed that our proposed approach is valid. In the final “Action” stage, we improve these systems and emergency response manual and educate people in the building how to use effectively these systems.     

考虑场地条件与设计地震分组的输入能量谱研究

建立简单适用的设计输入能量谱是将能量方法应用于实际工程设计及校核的前提.选择了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类场地共694条水平地震动记录,分析了不同的场地类别和设计地震分组下输入能量谱的特点.通过12个不同地震动参数与能量谱值的相关性分析,得到了表征地震动输入能量的地震动参数.基于我国现行规范规定的设防烈度和设防水准,提出了地震分组...     

地震预警断层参数实时识别方法(FinDer)详解及其性能初步评价

详细阐述了美国加州ShakeAlert地震预警系统中使用的断层破裂参数实时测定方法(FinDer FinDer:Finite Fault Rupture Detector)的技术细节.利用1999年集集Mw7.6级地震、2008年汶川Ms8.0级地震及2013年芦山Ms7.0级地震,以及日本K-NET台网记录的80次中...     

高速铁路地震预警系统现状综述

地震是对高速列车安全运营威胁最大的自然灾害。在目前地震预报技术还很不成熟的情况下,发展地震预警技术是当前减轻或避免地震对高速铁路危害的重要措施。文中阐述了地震预警技术的原理及其在铁路方面的应用。对国内外已有的高速铁路地震预警系统的发展和现状进行了介绍。结合国内外的发展现状和京沪高速铁路对地震预警系统的实际需求,对我国高速铁路的地震预警系统进行了探讨。主要针对高速铁路预警系统的报警阈值,监测点的布置,列车控制方式和预警系统的基本组成等关键问题的研究现状进行了总结和探讨。对我国高速铁路地震预警系统的建立具有重要的借鉴意义。     

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.     

2022年1月8日青海门源6.9级地震机器学习地震预警震级估计与现地阈值报警的回溯验证

2022年1月8日1时45分青海省海北州门源县发生6.9级地震, 周边地区普遍有感, 并导致多条高铁线路临时停运. 本文利用这次地震获取的大量烈度计加速度记录, 基于正在进行系统研发的机器学习地震预警方法模块, 对地震预警震级估计与现地阈值报警进行了回溯验证. 结果表明: 在地震发生后3.1 s, 震级估计为6.5级, 且震级估计误差不受信噪比和震中距变化的影响, 随着首台触发后时间的增加, 震级估计逐渐接近实际震级. 对于现地地震动速度峰值PGV(Peak Ground Velocity)预测, 各个台站在P波到达后3 s时, 预测PGV与观测PGV呈现1:1线性关系, 随着P波到达后时间窗的增加, 预测PGV逐步接近观测PGV, 且PGV预测误差不受信噪比和震中距变化的影响. 现地台站仪器烈度阈值设置为Ⅵ度时, 报警成功、误报、漏报的百分比分别为99.53%、0%、0.47%, 平均预警时间为19.62 s, 且地震烈度Ⅵ度区内没有发生误报和漏报; 现地台站仪器烈度阈值设置为Ⅶ度时, 报警成功、误报、漏报的百分比分别为99.77%、0%、0.23%, 平均预警时间为9.69 s, 且地震烈度Ⅶ度区内没有发生误报和漏报. 此次回溯验证结果表明: 机器学习方法在这次地震中可以得到鲁棒的震级估计和现地阈值报警结果, 并为该方法的在线测试以及中国地震预警系统升级提供可行性依据; 其次, 在这次地震事件中, 烈度计可为预警提供额外的作用, 这也为烈度计在未来地震预警的研究和应用中提供了更多的可能性.