利用克里金技术标定新疆及附近地区P/S震相幅值比及其在地震事件识别中的应用

针对中国的乌鲁木齐台（WMQ）和哈萨克斯坦的马坎奇台（MAK）,采用贝叶斯克里金技术建立了新疆及附近地区地震事件的震相幅值比的校正曲面,并分析了校正曲面与地震波传播路径的关系,以及校正曲面对于改善震相幅值比判据识别效果的有效性.分析结果表明,建立的校正曲面基本合理,结合传播路径差异和地震波传播规律,能够较好地解释校正曲面的起伏特征. 而且,在传播路径差异较大,使得震相幅值比经震中距校正后离散度仍然较高的情况下,利用校正曲面修正震相幅值比,可以进一步降低其离散度,从而改善判据的识别效果.经校正曲面修正后,对天然地震的误识率由16.3%下降为5.2％.      

对朝鲜2006年、2009年和2013年3次地下核试验的相对定位

采用双差定位方法, 对朝鲜2006年、2009年和2013年的3次核试验进行相对定位.根据19个区域地震台和8个远震台的垂直分量波形资料, 计算了多种震相(P波、S波和LR波等)的互相关时差, 并由测量时差反演两两核爆的相对空间位置, 通过随机生成部分台站组合进行扰动实验以估算定位的不确定度.结果表明, 相对于朝鲜2009年核试验, 2013年核试验位于其南257 m、西385 m, 2006年核试验位于其南503 m、东2589 m.当扰动实验中随机选取的台站数目为20个时, 在95%置信度下, 朝鲜2013年和2006年核试验相对于2009年核试验的地表定位结果的不确定度约为150 m.      

地下爆炸地震耦合效应的静态分析

首先修正了地下爆炸地震耦合效应的准静态理论,然后利用改进之后的理论对剪切模量、材料强度、围压以及孔隙率不同的介质中地下爆炸的震源强度进行了分析.分析结果表明,对于密实硬岩介质来说,在其它条件不变的情况下,介质的剪切模量越大,震源强度越低;介质的强度越大,震源强度越低;震源强度随着埋深的增加而降低.而干燥多孔介质中的干孔隙率也对震源强度有重要影响.     

“北溪”管道爆炸事件的地震学效应分析与评估（英文）

水下爆炸事件的监测作为一项重要的任务备受地球物理学家的关注。2022年9月26日,北溪在波罗的海地区发生两次水下爆炸。媒体和欧洲地中海地震中心（EMSC）的报告得出结论,一次探测到的事件发生在格林尼治标准时间17:03:49,震级为里氏3.1级,另一次缺乏更多信息。为了进一步调查北溪事故的细节,我们利用周围的14个站点进行以下分析。通过应用线性反演方法,我们估计这两起事故发生在00:03:30和17:03:49,对应位置分别位于54.87°N,15.52°E和55.59°N,15.80°E,里氏震级分别为2.3和3.1。频谱分析证实这两个事件是水下爆炸,频域中的一些异常信号可以为估计源参数和特征提供有用的线索,特别是对于第一个事件。     

Calibration of P/S amplitude ratios for seismic events in Xinjiang and its adjacent areas based on a Bayesian Kriging method

Correction maps of P/S amplitude ratios for seismic events distributed in Xinjiang, China and its adjacent areas were established using a Bayesian Kriging method for the two seismic stations WMQ and MAK. The relationship between correction maps and variations of along-path features was analyzed and the validity of applying the cor- rection maps to improve performances of P/S discriminants for seismic discrimination was investigated. Results show that obtained correction maps can generally reflect event-station path effects upon corresponding P/S dis- criminants; and the correction of these effects could further reduce scatters of distance-corrected P/S measurements within earthquake and explosion populations as well as improve their discriminating performances if path effects are a significant factor of such scatters. For example, as corresponding Kriging correction map was applied, the misidentification rate of earthquakes by Pn(2~4 Hz)/Lg(2~4 Hz) at MAK was reduced from 16.3% to 5.2%.     

迭代累积平方和算法与自回归赤池准则算法在地震信号到时估算中的比较研究

介绍了不同于自回归赤池准则算法(AR-AIC)的另外一种到时估算方法累积和法(CUSUM). 作为一种序贯分析方法, 累积和法主要用于满足一定噪声假设且相对稳定的数据序列中, 用以检测其发生异常改变的信号到时位置. 其中重点介绍了改进后的累积和算法迭代累积平方和算法(ICSS)的基本原理及其在区域震到时估算方面的应用实例, 并将其与AR-AIC算法的到时估算结果进行了比较分析. 分析结果表明, 相对于AR-AIC算法, ICSS算法在对区域震S波和Lg波的到时估算方面具有估算误差小、 计算时间短的优势, 具有一定的应用价值.      

基于卷积神经网络和霍夫变换的地震道自动编辑新方法（英文）

地震道编辑是数据预处理中一个繁琐的过程。这可能需要大量的人力和时间成本,特别是对于大型三维数据集。目前的地震道编辑方法通常耗时较长,如果粗略地去除噪声道,可能会遗漏一些潜在的重要信息。在本章的研究中,我们提出了一种基于机器学习的自动编辑地震道的方法。此外,我们还将霍夫变换技术与卷积神经网络（CNN）相结合,以提高方法的可行性。霍夫变换是一种帮助识别图像中异常直线的特征提取方法,我们将其用来预先检测可能存在的噪声道和坏道的位置。然后,利用设计好的带通滤波器和训练好的CNN模型来识别霍夫变换标记的目标区域内真正的噪声道和坏道。在识别之后,应用自动的处理方式来确定经过处理的地震道是否有用或是仍然应该丢弃。整个方案包括四个主要步骤:数据预处理、霍夫变换检测、CNN网络训练和CNN网络预测。在实际数据应用中,准确率达到了98%,表明所提出的自动道编辑方案在实际应用中是有前景的。     

用改进的相对幅值法反演震源机制及其在核爆炸地震事件识别中的应用

与波形反演方法相比,相对幅值法在利用短周期地震波反演震源机制时不需要高分辨率的地球模型,因此更适合于低震级地震事件的震源机制反演．本文以Pearce的传统相对幅值法为基础,引入一种新目标函数以量化特定震源机制解模型的直达P波与地表反射pP和sP波的理论相对幅值与实际观测之间的不吻合程度,由此提高了相对幅值法的容错能力．利用改进的相对幅值法,反演了吉尔吉斯斯坦伊赛克湖地区震级分别为mb4.9和mb3.8的两次天然地震震源断层面解．对于较大的地震,利用5个远震台阵上观测的pP/P和sP/P相对幅值得到的震源断层面解,与哈佛大学的CMT断层面解非常接近;对于哈佛大学没有给出CMT解的较小地震,利用同样方法得到的震源断层面解的走向与震中位置处主要断层的走向一致,而且利用该断层面解可以拟合和解释区域台站上的长周期波形和P波初动方向．最后,为了说明相对幅值法在地下核爆炸地震事件识别中的应用,利用改进的相对幅值法分析了朝鲜2006年10月9日核试验的远震P波波形,发现没有断层面解与远震台站上的P波波形特征相吻合．      

基于贝叶斯原理的爆炸识别判据综合技术研究

基于贝叶斯原理,建立了地震事件识别判据的综合方法（简称贝叶斯方法）, 并针对中亚地区大量地震事件,采用该方法综合了不同台站和不同频带的P/S震相幅值比判据. 该方法的主要优点是能够给出事件属于爆炸的概率,而且充分考虑了判据之间的相关性. 理论计算和模拟数据分析结果表明, 贝叶斯方法是最优的综合方法, 其识别效果比任何单个判据好,也好于普通线性组合方法的识别效果. 针对中亚地区大量地震事件综合不同台站和不同频带的P/S震相幅值比判据的结果也表明,贝叶斯方法的误识率低于单个判据和线性组合方法的误识率.      

Multivariate discrimination technique based on the Bayesian theory

A multivariate discrimination technique was established based on the Bayesian theory. Using this technique, P/S ratios of different types (e.g., Pn/Sn, Pn/Lg, Pg/Sn or Pg/Lg) measured within different frequency bands and from different stations were combined together to discriminate seismic events in Central Asia. Major advantages of the Bayesian approach are that the probability to be an explosion for any unknown event can be directly calculated given the measurements of a group of discriminants, and at the same time correlations among these discriminants can be fully taken into account. It was proved theoretically that the Bayesian technique would be optimal and its discriminating performance would be better than that of any individual discriminant as well as better than that yielded by the linear combination approach ignoring correlations among discriminants. This conclusion was also validated in this paper by applying the Bayesian approach to the above-mentioned observed data.