張紅才

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

地震預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

張紅才

（中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所，哈爾濱150080）

地震預(yù)警作為一種能夠有效減輕地震災(zāi)害的新手段，已經(jīng)受到了越來(lái)越多的重視，世界上多個(gè)國(guó)家和地區(qū)都已建立了各自的地震預(yù)警系統(tǒng)。其中，有的地震預(yù)警系統(tǒng)已經(jīng)正式投入使用并取得了明顯的減災(zāi)效果，有的還正在進(jìn)行在線測(cè)試。本文即主要針對(duì)地震預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)展開(kāi)研究。重點(diǎn)對(duì)地震預(yù)警連續(xù)定位、地震震級(jí)連續(xù)測(cè)定、預(yù)警信息可靠度、預(yù)警信息發(fā)布方案等問(wèn)題進(jìn)行了研究，并以四川汶川地震、臺(tái)灣集集地震及東日本大地震等3個(gè)大地震為例，分別對(duì)本文提出的一些方法進(jìn)行驗(yàn)證分析。本文主要工作如下：

（1）提出了一套完整的地震預(yù)警連續(xù)定位方法。該方法對(duì)已知的少量信息進(jìn)行充分運(yùn)用，從單個(gè)臺(tái)站觸發(fā)開(kāi)始即能夠?qū)赡艿恼鹬形恢眠M(jìn)行判斷限定，并隨著觸發(fā)時(shí)間的增加對(duì)震中區(qū)域逐漸縮小，當(dāng)觸發(fā)臺(tái)站數(shù)達(dá)到或超過(guò)3臺(tái)后即可根據(jù)本文推導(dǎo)的公式計(jì)算得到較為準(zhǔn)確的地震定位結(jié)果。此外，根據(jù)本文定位方法的誤差分析公式也能夠事先對(duì)地震定位結(jié)果的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定，有助于提高地震定位結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。應(yīng)用福建臺(tái)網(wǎng)實(shí)際震例的測(cè)試驗(yàn)證結(jié)果表明，采用本文方法能夠獲得準(zhǔn)確可靠的地震定位結(jié)果，同時(shí)也滿足地震預(yù)警系統(tǒng)的高度時(shí)效性要求。

（2）通過(guò)總結(jié)分析現(xiàn)有的一些地震預(yù)警震級(jí)計(jì)算方法，推薦采用國(guó)際上常用的τc和Pd2種算法進(jìn)行預(yù)警震級(jí)計(jì)算，利用收集到的一些地震事件數(shù)據(jù)，分別擬合得到了這2個(gè)參數(shù)與地震震級(jí)間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系式。此外，作者對(duì)Pd方法進(jìn)行了拓展，當(dāng)臺(tái)站觸發(fā)后即開(kāi)始對(duì)位移幅值進(jìn)行連續(xù)追蹤，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)警震級(jí)的持續(xù)更新。與此同時(shí)，根據(jù)位移幅值Pd還能夠?qū)Ψ逯档孛孢\(yùn)動(dòng)速度（PGV）進(jìn)行持續(xù)預(yù)測(cè)。由于地震警報(bào)發(fā)布時(shí)，處于不同震中距處的各個(gè)臺(tái)站中可用信息量不同，作者還分別提出了4種不同的加權(quán)組合方案計(jì)算最終震級(jí)結(jié)果。

（3）針對(duì)地震預(yù)警系統(tǒng)的高度準(zhǔn)確性的要求，結(jié)合各個(gè)特征參數(shù)之間不同的特性，分別從信噪比、參數(shù)相容性、參數(shù)協(xié)調(diào)性、定位結(jié)果可靠性等幾個(gè)角度，對(duì)地震預(yù)警信息的可靠程度進(jìn)行判定。利用福建臺(tái)網(wǎng)的一些實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)本文相關(guān)可靠度檢測(cè)準(zhǔn)則進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，本文方法能夠有效地排除一些干擾信息的影響，有助于提高預(yù)警信息發(fā)布的可信性。

（4）借鑒日本氣象廳計(jì)測(cè)烈度計(jì)算方法，并結(jié)合我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)的主要頻帶范圍（0．3～3．0 Hz），推薦了一套完整的地震儀器烈度算法。該算法物理含義明確，能夠?qū)Φ卣饎?dòng)的幅值、頻譜、持時(shí)等3要素進(jìn)行合理考慮，并能夠?qū)θ窒虻卣饎?dòng)充分利用。采用該方法，作者推薦了一個(gè)地震儀器烈度標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)也與我國(guó)現(xiàn)行地震烈度標(biāo)準(zhǔn)有較好的銜接和繼承。以汶川地震為例對(duì)本文方法的驗(yàn)證結(jié)果表明，采用本文方法的儀器烈度計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)烈度調(diào)查結(jié)果有較高的符合率，充分表明了本文方法的適用性和可靠性。

（5）以福建地區(qū)為例，基于福建地區(qū)現(xiàn)有的地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)資源，并結(jié)合該地區(qū)的地震活動(dòng)性特點(diǎn)，研究確定了地震預(yù)警系統(tǒng)信息發(fā)布方案，獲得了地震預(yù)警信息發(fā)布所需時(shí)間等值圖等一系列圖件。根據(jù)該信息發(fā)布方案，以福建地區(qū)歷史地震資料和潛在震源區(qū)劃分資料為依據(jù)，分別對(duì)地震預(yù)警系統(tǒng)在福建地區(qū)的應(yīng)用效率進(jìn)行評(píng)估。

（6）利用從四川汶川地震、臺(tái)灣集集地震及東日本大地震等3個(gè)大地震中收集到的實(shí)際觀測(cè)記錄，分別對(duì)本文所提出的相關(guān)方法進(jìn)行驗(yàn)證分析，并針對(duì)驗(yàn)證過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題展開(kāi)討論。

地震預(yù)警；連續(xù)定位；震級(jí)估算；地震儀器烈度；信息可靠度

（作者電子信箱，張紅才：zhanghc＠fjea．gov．cn）

P315．9；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．04．013