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.

     

强震孕育与断层形变异常形态及时空分布特征

分析了华北北部20世纪70年代初以来的断层形变资料。结果表明：震前断层活动存在明显的阶段性特征；短临阶段断层形变异常主要形态有两种：一种是在α、β相后的γ相短临异常，这种异常一般在近源区出现；另一种是较大幅度的突跳型短临异常，这种异常一般在远源区出现，这些都是断层形变前兆由中期过渡到短期的明显标志；断层形变短临异常有从外围向震中迁移的特征；唐山地震前出现γ相短临异常的比例高于大同和张北地震，主要表现为在中期趋势积累背景上的反向；3次强震前α、β、γ相异常场地的分布具构造控制特征；强震前场地断层异常活动存在象限性分布特征，且与震源机制解的结果基本一致。     

GPS揭示的现今地壳运动与地震前兆特征

利用“中国地壳运动观测网络”产出的GPS观测资料,采用球坐标系下非连续变形算法对资源进行计算,以此为基础,对我国大陆地块及其边界带运动与形变进行了分析。对GPS基准站的连续观测序列采用小波变换进行分解变换,分析了部分震例,探讨了从GPS连续观测序列提取地震前兆的方法。初步取得两点认识：（1）7级以上的大地震主要发生在走滑运动量大的活动边界,且与高应变率地块有关,这可以作为地震中长期预测判据;（2）GPS基准站连续观测序列中的低频段,地震前6个月或稍长时段有一定的前兆异常出现,这可以作为地震中短期预测判据。     

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地震电磁卫星星座轨道优化设计

根据地震监测任务对电磁卫星的需求．利用点数字仿真方法和遗传算法优化设计了电磁卫星星座。由4颗卫星组成的电磁卫星星座之空间分辨率约为700km．覆盖全球的观测用时周期为12小时。     

深源远震波形反演介质层状结构

在远场正演计算的基础上，运用３０°～９０°的四个不同深源远震记录波形，通过试错法选取台站下方的结构，借助波场反向重建算法，反演确定宜昌台站下方的速度结构。这一算法的实现有助于提高用试错法所得结果的可靠性和精确度，对于利用天然地震资料研究地球深部构造有一定的实用价值。     

利用GPS资料研究山西裂谷带的水平形变

基于山西及邻近地区的GPS测量资料,给出山西裂谷带水平形变场演化图像,研究山西裂谷带拉张、挤压等受力状况与地震活动之间的关系,探讨预报地震的方法。     

远场GPS同震位移的变形特征分析——以2011年日本东北大地震为例

利用2011日本东北大地震的亚洲东部GPS远场水平位移数据,通过计算及比较分析4个独立震源解和倾/滑角效应,研究了远场地震变形的空间分布特征和规律。结果表明,对于低角度逆冲型地震来说,水平位移格林函数在远场位移场中占主导作用。基于此确定了远场GPS水平位移场能在反演中有效利用的空间范围,为联合远场GPS数据和近场GPS数据反演断层滑动分布作理论准备,并为远场数据反演位错Love数（h、l）提供理论依据。     

青岛区域构造特征及其与地震的关系

本文从青岛地区的区域地质背景及历史地震记录，论述青岛地区区域构造特征与地震的关系。进而阐述我国东部沿海地区不大可能发生地震海啸的原因。并对青岛地区今后地震监测及抗震防灾工作提出建议。     

鲁中南隆起区第四纪晚期断裂活动特征

根据野外调查，并综合前人的研究资料，对鲁中南地区第四纪晚期断裂活动进行了分析，研究表明，鲁中南隆起区第四纪断裂活动具有时空不均匀性，主要表现为第四纪时期断层活动强度变化和断裂活动的群集性以及第四纪晚期断裂活动段分布的局限性上。对于鲁中南地区而言，活动断层可以分为中更新世中期（500kaBP)至晚更新世初期（90kaBP)活断层和晚更新世中、晚期至全新世早期活断层两类；其中前一类（主要是中更新世断裂）断裂数量较多，分布较为广泛，而晚更新世晚期以来的活动断裂段的数量较少，分布较局限。它们对地震的控制能力不同，前者可控制5．5级左右的地震，而后一类可控制6－7级地震的发生。