新疆地震预警系统预警处理能力分析——以拜城Ms5.4地震为例

以拜城Ms5.4地震为例,研究新疆地震预警系统产出结果的准确率与时效性.通过数据分析研究,与国家台网地震速报结果相比,新疆天山中段重点地震预警区的3个地震事件,初次触发结果震级平均偏差0.3级,震中位置平均偏差9.6 km,报告用时2.0～4.7 s;最终触发结果震级平均偏差0.4级,震中位置平均偏差5.5 km.非重...     

基于强震动观测数据的地震定位分析

采用MSDP软件定位方法,对河北强震动台网记录的ML≧3.0的32次地震事件进行定位。从震中位置、发震时刻及震源深度等方面与地震编目结果进行对比分析得出,基于强震动观测数据的地震定位结果满足地震定位的相关要求,其结果与编目结果有较好的一致性,可进一步探讨利用强震动观测数据参与地震速报及预警工作,对地震速报及预警定位结果精度的提高有积极意义。     

2014年云南鲁甸6.5级地震强震动观测记录及初步分析

2014年8月3日云南鲁甸发生MS6.5地震,在震中及其周边地区分布的中国数字强震动台网的81个台站获取了这次地震的主震强震动记录.特别是位于极震区鲁甸龙头山镇财政所强震动台,完整记录到这次地震的地震动时程,其东西向PGA达948.5 cm/s2,该台站周边多栋多层建筑物底层完全倒塌和损毁,与记录所反映的强烈震动相吻合.初步分析强震动观测记录,讨论了本次地震的震中位置、破裂方向和强震动衰减速率等问题.     

MyShake一个跨界的系统:智能手机用于地震预警

在城市地区发生的大地震可以造成重大人员伤亡,引发社会和经济灾难。地震预警(Earthquake Early Warning,EEW)可以提供秒到分钟的警报,让人们转移到安全区,使工厂停工,车辆减速和刹车。目前世界上只在少数国家使用传统的地震台网和大地测量观测网运行EEW系统。智能手机比传统地震台网更为广泛和普及,它内置了可检测地震的加速度计。我们开发了一种新的测震系统称为MyShake,它利用智能手机内置传感器来收集数据并分析地震。智能手机MyShake系统可以从日常的各种震动中检测到距手机10km或以内的5级地震。这些数据汇集到观测中心,经过一定的算法处理,可以实时测定地震的位置和震级,发出地震预警信息,证明我们的理念是可行的。对没有地震预警系统的区域,MyShake系统可提供地震预警,而对有预警系统的区域,MyShake系统是对原系统预警能力的补充和增强。此外,该系统地震波形记录可以用来提供快速地震烈度图,以评估地震对建筑物的影响,还可以获取地球内部浅层结构图像和地震破裂过程。     

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.      

面向地震预警的强震动数据处理技术研究

地震事件有突发性、概率低、预测难、破坏大等特点。随着强震动台网的密度和实时传输能力的提高,以强震动观测为基础的地震预警成为重要的防震减灾手段,近年来,在全球发展迅速。本文开展了地震预警系统中的强震动数据处理技术研究,主要完成的研究工作有:(1)利用强震仪自噪声识别方法给出仪器自噪声指标,与在安静基岩上直接记录的自噪声对比,结果表明,在普通环境下用该方法可以得到可靠的强震仪自噪声,可用于判别仪器是否适合预警监测。基线偏置对地震预警系统有严重影响,可以通过基线平移消除。对基线平移后的测试数据分析,发现地表倾斜和迟滞损失是引起基线漂移的重要原因。(2)针对环境噪声易造成系统误触发的情况,研究了用于地震预警系统的单台站抗干扰误触发算法。提取强震动记录和干扰记录触发事件后3s内数据的多个特征值,用于建立地震与干扰两类数据的判别准则。提出使用决策树判别干扰事件的方法,即利用强震动记录和干扰记录的特征值对决策树进行训练,训练后的决策树可以较好地区分地震事件和干扰事件。针对高速铁路地震监测预警系统中的每个台站都配置了两个传感器的情况,提出了利用单台站内两测点相关性进一步剔除干扰方法。将本文方法布设到了高速铁路沿线长期运行,其误报率为0%,同时对地震事件很灵敏。(3)针对一个台站只有一个传感器的情况,对比IIR低通滤波法和小波分析法在本文中的降噪效果;针对高速铁路地震监测预警系统中观测数据的降噪问题,提出利用高速铁路强震观测台站的双传感器配置和独立成分分析法,消除高速铁路行车振动噪声,比滤波法的效果更好。(4)研究地震预警中的地震定位和震级估算方法。综合利用方位角、震相到时、断层位置和地震活动信息,提出合成权重地震定位方法。结果表明,此综合方法提高了地震预警系统的时效性和准确性,但是,计算量大,由此提出,利用多目标寻优方法提高地震定位计算效率。对比3种典型的多目标寻优算法,确定了DEMO算法在本文中具有最快的速度和准确性。采用较多参数的人工神经网络降低震级估计误差,并且使用了大量的KiK-net井下强震动记录统计估计误差,结果表明,误差较小且在已知震中距的情况下,震级估计误差更小,能满足地震预警的需求。(5)针对地震预警自身特点和实际应用条件,给出了预警系统的构架、系统开发流程和关键技术以及系统测试方法等。介绍了本文研究成果和实现技术在我国高速铁路地震监测预警试验系统建设中的应用。     

地震预警在广西北流Ms5.2地震中的实践与应用

为实现广西区域地震预警需求,广西壮族自治区地震局在2016年部署了福建省地震局研发的地震预警系统。目前,地震预警系统运行正常,多次实现了针对广西地区的地震预警。针对2019年10月12日广西北流5.2级地震的预警事件,对预警系统各主要环节进行检验和效果评估。结果显示:在台网平均台间距25 km左右及波形数据延时约4 s的条件下,与正式报相比,地震预警系统首报发布时间距离首台触发用时10.2 s,其中等待触发时间3.1 s,震后12.0 s,震中距离偏差18.5 km,预警震级偏差0.3;终报震中距离偏差4.4 km,预警震级偏差0.2。结果表明,地震预警系统在广西北流5.2级地震预警事件处理上具备较好的时效性和准确性,具备了一定的预警能力。     

高频GPS和强震仪数据在汶川地震参数快速确定中的初步应用

高频GPS可以实时获取地表位移数据,在地震学中有十分重要的现实应用,比如快速获取震中、震级、地震烈度甚至震源破裂过程.本文以汶川地震为例,首先利用近场7个GPS台站数据反演震中位置,由于高频GPS和测震学确认的震相不一致,两种震中结果相距约15.7 km.然后对高频GPS和强震动数据进行了比较分析,我们的统计结果表明,尽管由于工作原理不同,高频GPS数据中的地震动峰值与强震记录相比存在明显差异,但是高频GPS记录的PGA、PGV和PGD同样可以作为计算地震烈度的指标.进而,使用SMBLOC程序对强震记录进行事后的基线偏移校正,得到与实时高频GPS精度相当的地表位移序列.最后,采用移动平均窗口对这些位移数据作平滑,基于最速下降法和OKADA模型,对汶川地震断层破裂的过程进行了回溯性准实时反演.结果表明,汶川地震主断层由西南向东北方向破裂,以14:28:04为基准,在震后20 s提供初始震级M_W7.0,震后70 s震级稳定在M_W7.8,但断层仍在破裂,在震后159 s根据位移波形判断事件基本结束.研究表明,实时地表位移数据可以快速准确获取强震震级和破裂方向,从而使得高频GPS将对现有地震预警系统提供很好的补充.

     

利用强震记录校正的芦山7.0级地震峰值加速度震动图

运用考虑场地效应的震动图快速生成方法,综合考虑震中地区地质构造背景、震源机制解结果及中国西部地区地震动参数衰减特征,估计了2013年4月20日芦山7.0级地震加速度分布图.利用地震后获得的强震记录计算了强震台站观测值与借助经验性衰减关系估计值之间的系统偏差,进一步修正了峰值加速度分布图.结果显示,由于芦山地震属于高角度逆冲型地震,加大了震区的震动程度,特别是震中附近30km范围内震动程度比校正前的结果更高.     

欧洲北极地区的地震强化监测

本文介绍了挪威地震台阵(NORSAR)与俄罗斯西北地区的地震研究机构(阿尔汉格尔斯克和阿帕季特)合作的初步成果。我们发现,经所有这些机构台网合并后的地震数据联合处理结果与挪威地震台阵给出的区域地震报告和《全面禁止核试验条约》组织国际数据中心发布的标准地震报告相比,欧洲北极地区的可定位地震事件数目显著增加了。特别是在斯瓦尔巴特群岛和法兰士—约瑟夫地群岛以北的加科尔(Gakkel)山脊上,这种增长尤为明显。我们还注意到,沿加科尔山脊发生的绝大多数地震事件都位于该山脊略偏南的区域。我们将其解释为靠近加科尔山脊及其以北地区缺少记录台站,以及使用不能完全代表观测传播路径走时的一维速度模型的结果。我们的结论是,虽然目前对欧洲北极地区的地震活动特征知之甚少,但通过建立适当的合作地震观测基础设施,可以预期对这方面的认识将得到显著提高。     

芦山地震数字强震动观测记录及其初步分析

利用芦山地震获取的数字强震动记录资料在地震学和地震工程学领域的应用进行了尝试,得到如下结论:①使用近场加速度可以计算地震震级、震中位置以及震源深度;②在芦山地震中计算的仪器烈度与考察烈度误差小于±1°;③芦山地震中的地震动方向性效应特征比较明显的是地震烈度以及地震峰值加速度的衰减特性。     

人工爆破检验区域地震台网地震定位精度

利用广东地震台网记录的2015年6月珠江口海陆联合地震构造探测项目人工爆破资料,采用MSDP地震分析软件提供的3种常用地震定位方法,对6次人工爆破事件进行分析,将定位结果与已知爆破位置进行对比,验证地震定位精度。结果表明,当地震定位数据满足台网分布方位均匀度ΔU≤0.35、次空隙角(S_(gap))≤160°时,广东地区地震震中定位精度优于3 km。     

采用双台子台阵方法的实时地震预警

地震定位是地震学最基本的问题之一。在速度作为确定系统成功水平关键因素的实时地震预警系统中，快速对具有潜在毁坏性大地震的定位能力具有特别重要的意义。我们开发了一种简单的、仅采用台阵中两个最先到达的P波到时的方法。假设一个简单的速度模型，这两个P波波至可用于绘制一条期待包含有近似地震震中的双曲线。根据台阵中其他台站的初波至不是最先到达的P波初至的事实，可将双曲线上的震中位置进一步加以约束。当应用到加州赫克托矿地震以及美国中部一个较小的地震事件时，模型结果表明与实际地震震中位置符合。虽然子台阵对大地震定位的方法存在固有的不确定性，但对早期预警系统而言这是可以接受的折衷，因为这可节省几秒至十几秒的时间，而不用等待其他台站的P波波至。尽管本文的主要目的是提出一种定位方法，但本文还表明：最靠近赫克托矿地震震中的台站，在P波到达的2s和3s内，分别记录到0．3mm和1mm的地面运动，这表示一个大的地震事件已经发生。     

2013年甘肃岷县漳县M_S6.6地震余震序列时间域衰减特征分析

<正>中强地震后短时间内发生大量余震,这些余震的记录波形相互交叠干扰并受到主震面波尾波的影响,其中一些余震波形信噪较低,通过测震台网常规分析方法只能在震中距最近的一个台站检测到较清晰的P、S波震相到时,即为单台记录地震事件。中强地震余震序列的地震目录中存在大量单台记录地震事件。地震观测报告未给出其震中位置,且给出的震级可信度较差。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,为余震序列特征分析、震后趋势快速判断和强余震预测等研究提供重要的基础     

河北预警网地震预警处理系统运行现状

基于试运行以来触发预警系统的地震事件,分别统计并分析JEEW、EEW系统的记录及报送数据,结果表明,(1) JEEW系统首报用时均在10 s以内,震级偏差平均值为0.69,震中距偏差均在10 km以内,偏差在5 km内占比达89.36%;EEW系统首报用时在10 s以内占比为64.7%,震级偏差均值为0.60,震中距偏差在10 km以内,占比为76.47%;(2)编目震级M3.0以上地震事件,JEEW系统结果显示：首报用时在4～6 s,震级偏差0.3～0.6,震中位置偏差值0.7～3.5 km;EEW系统结果显示：首报用时在3～8 s,震级偏差值0.0～0.6,震中位置偏差值1.0～5.2 km,因此,3级以上地震事件预警用时较短,定位结果相对精确。     

2017年9月临城震群遗漏地震检测及发震构造初探

以河北测震台网记录的连续波形数据为基础,采用模板匹配滤波方法,检测2017年9月4日—6日河北临城震群遗漏地震。利用波形互相关扫描,检测到19次被测震台网常规分析遗漏的地震,震级范围为M_(L )0.0—1.2,并标定新检测地震事件的P波和S波到时,估计其震中位置及震级。通过地震精定位和最大地震震源机制解,认为此次临城地震序列的主要发震构造应为近EW向活动断层。     

地震速报微博发布系统的研发

微博已成为当今数据发布和传播的最佳自媒体平台,将地震速报信息及时发布到微博上有利于信息的传播,使民众及时获取地震消息,提高地震系统的社会服务能力。地震速报微博发布系统能实时读取EQIM地震台网速报信息并将共享服务系统中的地震数据发送到指定微博账号,同时发布具有中国地震台网中心LOGO标识的震中位置图;在读取EQIM和发送微博时充分考虑到震级、台网代码、震中中文地名等多种过滤条件。该系统已运行近3年时间,运行稳定、可靠,达到了预期的效果,特别是在朝鲜核爆、芦山地震、鲁甸地震等地震事件中及时向社会公众提供了地震速报信息,取得了较好的社会效益。     

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。     

2014年2月12日新疆于田地震强地面运动初步模拟及烈度预测

2014年2月12日新疆自治区于田县发生了MS7.3级地震.在已知的三维介质模型、地形数据基础上,利用震源运动学初步反演模型（张勇等,2014）,作者采用曲线坐标网格三维曲线有限差分方法模拟了于田地震波场传播过程,并计算了模拟区域地震烈度分布.结果表明：地震最大烈度为7度,距离震中最近的于田县城烈度约为5度,断层西北侧地面震动略强于断层东南侧.另外模拟结果还显示地震动在山脊处具有较大的幅度.该地震本身主要能量释放区域在中地壳,主要滑动未及地表,因此对地表造成的破坏有限,这与目前尚无人员伤亡报告的情况相符合.     

河北昌黎M4.2地震强震动记录分析

2015年9月14日河北昌黎发生M 4.2和M 3.3地震,发震时刻相差13 min,震中位置基本一致,共有12个强震动台站记录到M 4.2地震近地场地面运动,采用反应谱和傅里叶谱处理分析此次地震强震动记录,并对比土层台和基岩台强震动记录特征,由强震动数据得出最小震中距台站的仪器烈度约为Ⅴ度,与烈度速报和灾害评估宏观烈度基本一致,体现出强震动台网建设的作用和效果。