上野 寬八木勇治

1）日本氣象廳

2）筑波大學(xué)

日本東北地區(qū)太平洋近海地震震級更改的理由*

上野 寬1）八木勇治2）

1）日本氣象廳

2）筑波大學(xué)

2011年3月11日發(fā)生的日本東北地區(qū)太平洋近海地震震級（M）最終被確定為9.0，其中共變更過3次。即：Mj7.9（2011年3月11日，14：49公布）→Mj8.4（2011年3月11日，16：00公布）→MW8.8（2011年3月11日，17：30公布）→MW9.0（2011年3月13日，12：55公布）。

最初發(fā)布的M 7.9和M 8.4稱為氣象廳震級（Mj）值，M 8.8和M 9.0是矩震級（MW）值。

氣象廳震級是利用日本各地觀測到的地震波的最大振幅，進(jìn)行距離衰減效應(yīng)修正后確定的。氣象廳以往采用的是固有周期5～6 s的地震儀的最大振幅，由于過去90年間采用一貫的方法進(jìn)行計(jì)算，所以，具有可與過去發(fā)生的地震的M進(jìn)行比較的優(yōu)點(diǎn)。另外，用最大振幅求震級，速報(bào)性也較高，而且也有與地震動造成的災(zāi)害的相關(guān)性好的優(yōu)點(diǎn)。但是，越是規(guī)模大的地震越具有緩慢悠長持續(xù)滑動的特點(diǎn)，會出現(xiàn)周期很長的地震波。采用氣象廳的地震儀就有不能準(zhǔn)確捕捉這種周期長的地震波振幅的缺點(diǎn)。為此，一旦地震規(guī)模過大（大約M 8.5以上），氣象廳的震級就會出現(xiàn)到頂?shù)膯栴}。

另一方面，可以采用包括長周期地震波在內(nèi)的所有地震波形，根據(jù)發(fā)生地震的斷層運(yùn)動的強(qiáng)度（與斷層大小×斷層走滑成比例的量）算出矩震級。矩震級可以根據(jù)最終的斷層運(yùn)動的規(guī)模求得，所以，具有M不會到頂而能應(yīng)對特大地震的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于還需要進(jìn)行地震波解析，所以，當(dāng)規(guī)模大破壞過程復(fù)雜時(shí)，要迅速且高精度計(jì)算還有一定的困難。

通常情況下，氣象廳為了判定海嘯發(fā)生和快速傳達(dá)信息，會立即求出氣象廳震級，作為速報(bào)值發(fā)布。在計(jì)算速報(bào)值方面，從速報(bào)觀點(diǎn)出發(fā)，只是使用有限的地震觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)。速報(bào)發(fā)布一段時(shí)間后，再采用更多的地震觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，計(jì)算氣象廳震級，作為暫定值發(fā)布。

在這次東北地區(qū)太平洋近海地震時(shí)，為了迅速發(fā)布海嘯警報(bào)等，采用從地震發(fā)生到2分半時(shí)間的最大振幅，求得氣象廳震級為7.9，于2011年3月11日14時(shí)49分首先作為速報(bào)值發(fā)布（圖1）。這次地震是一次斷層破裂持續(xù)時(shí)間達(dá)3分之久的超巨大地震，地震發(fā)生后約2分半期間，是在距震源較近的觀測點(diǎn)觀測到的最大振幅，但距震源較遠(yuǎn)的觀測點(diǎn)還沒有觀測到最大振幅。為此，當(dāng)加上全部觀測點(diǎn)的最大振幅數(shù)據(jù)，再次計(jì)算氣象廳震級時(shí)，就變成8.4了。

如前所述，特大地震時(shí)，氣象廳震級會到頂，不能對地震規(guī)模做出準(zhǔn)確評價(jià)。通常，也同時(shí)計(jì)算矩震級，但用于計(jì)算矩震級的日本寬頻帶地震觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，幾乎都超過量程，無法計(jì)算。于是，就采用世界的觀測點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。氣象廳通常計(jì)算矩震級的周期帶是83～333 s。按照這個(gè)條件，矩震級便定為8.8了（圖2a）。

圖1 氣象廳震級計(jì)算采用的日本國內(nèi)的地震波形圖（位移波形），各觀測點(diǎn)的最大振幅通過格式化成為固定值

圖2 用于計(jì)算矩震級的海外地震波形圖（位移波形），表示出可以比較的兩個(gè)波形的最大振幅。即便是同一地點(diǎn)，也由于關(guān)注的周期不同，地震波形及振幅也有差異

另一方面，由于求斷層運(yùn)動時(shí)對地球構(gòu)造的假定、斷層模式的設(shè)定、使用地震波周期的原因，震級的大小會有0.1～0.2左右的變化。由于這次地震規(guī)模大，分析時(shí)更關(guān)注更長的周期波（周期200～1000 s，圖2b），于是，矩震級便定為9.0了，地震發(fā)生后的第3天，將它作為最終值發(fā)布。

我們也許會認(rèn)為一個(gè)地震只有一個(gè)震級，但是，用根據(jù)地震波最大振幅求震級的方法和根據(jù)斷層運(yùn)動規(guī)模求震級的方法，就會出現(xiàn)值的變化。還有，即便用同一方法，用于計(jì)算的數(shù)據(jù)長度或各種假設(shè)等原因，值也會發(fā)生變化。往往越是特大地震，震級值有越容易變化的傾向，要想了解與特大地震規(guī)模有關(guān)的特征時(shí)，必須在理解各個(gè)地震震級性質(zhì)的基礎(chǔ)上，關(guān)注有關(guān)的信息。

譯自：日本地震學(xué)會広報(bào)紙なゐふる，2011年7月，第86期：6-7

原題：M 7.9→M 9更新の理由

（北京市地震局 彭巖 譯；盧振恒 校）

（譯者電子信箱，彭巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

D；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.002

2011-12-05。