A Peresan，A Magrin，A Nekrasova，V G Kossobokov，G F Panza

1）Department of Mathematics and Geosciences，University of Trieste，Italy 2）The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics，SAND Group，Trieste，Italy 3）IIEPT，Russian Academy of Sciences，Moscow，Russian Federation 4）Institut de Physique du Globe de Paris，F(xiàn)rance 5）Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing，China

研究快訊

地震復(fù)發(fā)周期性與地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估：一項(xiàng)在意大利的對(duì)比分析研究＊

A Peresan1，2），A Magrin1），A Nekrasova2，3），V G Kossobokov3，4），G F Panza1，2，5）

1）Department of Mathematics and Geosciences，University of Trieste，Italy 2）The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics，SAND Group，Trieste，Italy 3）IIEPT，Russian Academy of Sciences，Moscow，Russian Federation 4）Institut de Physique du Globe de Paris，F(xiàn)rance 5）Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing，China

開展嚴(yán)格而客觀的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與真實(shí)地震活動(dòng)對(duì)比測(cè)試，是進(jìn)行任何負(fù)責(zé)任的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的必要前提。針對(duì)意大利境內(nèi)實(shí)際發(fā)生的地震活動(dòng)，將經(jīng)典概率性方法（PSHA）得到的意大利抗震標(biāo)準(zhǔn)的參考災(zāi)害圖與基于新的確定性方法（NDSHA）獲取的可供參考的地震動(dòng)圖進(jìn)行了交叉對(duì)比和測(cè)試。通過(guò)對(duì)大量可能地震的真實(shí)地面運(yùn)動(dòng)的模擬，結(jié)果表明，NDSHA方法可以給出可靠的設(shè)計(jì)地震的合理定義。NDSHA的靈活性可用于解釋地震復(fù)發(fā)周期性，并可用于產(chǎn)出特定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖，以便與PSHA方法所獲取的地面運(yùn)動(dòng)圖進(jìn)行直接對(duì)比分析。

地震災(zāi)害；新的確定性方法；復(fù)發(fā)周期；概率性方法

引言

開展嚴(yán)格而客觀的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與真實(shí)地震活動(dòng)對(duì)比測(cè)試，是進(jìn)行任何負(fù)責(zé)任的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的必要前提。最近的研究表明，傳統(tǒng)用于地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的概率性方法（Classical Probabilistic Approach，PSHA），用于預(yù)測(cè)地面運(yùn)動(dòng)的效果并不盡如人意［1］。

與概率性方法相比，新的確定性方法（Neo-Deterministic Approach，NDSHA）［2］是一個(gè)可供選擇的替代方法，它通過(guò)定義合理的可靠設(shè)計(jì)地震，基于實(shí)際的地面運(yùn)動(dòng)模擬，將物理上可靠的經(jīng)驗(yàn)觀測(cè)值進(jìn)行通用化。NDSHA方法可用于計(jì)算一個(gè)給定了震中距和震級(jí)的任意位置的地面活動(dòng)。通過(guò)計(jì)算完整的合成地震圖，它可以得到與地震工程相關(guān)的峰值地面加速度、速度和位移的估計(jì)值。NDSHA方法已經(jīng)在包括意大利在內(nèi)的許多國(guó)家得到相當(dāng)廣泛的應(yīng)用［3］。

標(biāo)準(zhǔn)形式的NDSHA是通過(guò)計(jì)算大量的設(shè)定地震，確定在特定點(diǎn)的最大地面運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的災(zāi)害，包括最大的可信地震。因此，它無(wú)法提供關(guān)于預(yù)期地面運(yùn)動(dòng)復(fù)發(fā)周期的信息。

在這里要說(shuō)明的是，NDSHA的靈活性可用于解釋地震復(fù)發(fā)周期性，以及用于特定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖的產(chǎn)出。在意大利，地震的頻度和震級(jí)的關(guān)系特征可以通過(guò)多尺度地震活動(dòng)性模型［4-5］和與每個(gè)模擬震源有關(guān)的地震復(fù)發(fā)周期性評(píng)估獲取。由于震源頻度與相應(yīng)的震動(dòng)圖有關(guān)，因此可以得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的地面震動(dòng)圖，及其相應(yīng)的地震復(fù)發(fā)周期圖。在NDSHA中引入復(fù)發(fā)周期性評(píng)估，可用于特定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖的產(chǎn)出，且便于與PSHA方法進(jìn)行對(duì)比。

針對(duì)意大利境內(nèi)實(shí)際發(fā)生的地震活動(dòng)，我們將經(jīng)典概率性方法（PSHA）得到的意大利抗震標(biāo)準(zhǔn)的參考災(zāi)害圖與基于新的確定性方法（NDSHA）獲取的可供參考的地震動(dòng)圖進(jìn)行全面對(duì)比和測(cè)試（詳見(jiàn)文獻(xiàn)［6］）。該對(duì)比分析證實(shí)，用于預(yù)測(cè)地面運(yùn)動(dòng)的PSHA方法對(duì)地震復(fù)發(fā)周期性有嚴(yán)格的依賴性（例如對(duì)于震動(dòng)圖的概率臨界值的選擇等），它受較大的不確定性影響且經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤。通過(guò)將預(yù)測(cè)烈度與以往地震報(bào)告的數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果顯示，除了對(duì)未來(lái)50年P(guān)GA超越概率10%的估計(jì)外，一般情況下，預(yù)測(cè)值都相當(dāng)保守，低估了大地震。該對(duì)比分析顯示，用于估計(jì)特定超越概率的圖很大程度地依賴于相應(yīng)的復(fù)發(fā)周期。與PSHA方法相比，利用NDSHA方法能提供范圍更大的地面運(yùn)動(dòng)值。根據(jù)對(duì)被低估地震事件的比率判斷，在預(yù)測(cè)地面運(yùn)動(dòng)效率方面，NDSHA的效果比概率性方法（PSHA）更好。

1 新的確定性方法（NDSHA）

新的確定性地震區(qū)劃方法［2-3］是基于對(duì)設(shè)定地震的合成地震圖的計(jì)算。它可以根據(jù)地震結(jié)構(gòu)、震源和可監(jiān)測(cè)區(qū)域的地震活動(dòng)水平等有效信息，計(jì)算完整的合成地震圖，進(jìn)而得到相關(guān)的峰值加速度、速度、位移或其他與地震工程等相關(guān)的參數(shù)（比如設(shè)計(jì)地面加速度DGA等），這些參數(shù)可以通過(guò)計(jì)算理論信號(hào)獲取。NDSHA方法從大量設(shè)定地震的地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)值的包絡(luò)定義了災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，因此，該方法最簡(jiǎn)單的產(chǎn)品就是給出每個(gè)場(chǎng)地相關(guān)地震參數(shù)的最大值圖。

在區(qū)域尺度上，考慮到現(xiàn)有數(shù)據(jù)的精度，我們將研究區(qū)進(jìn)行0．2°×0．2°規(guī)則網(wǎng)格的離散化。在國(guó)家范圍尺度上，每個(gè)NDSHA方法中的每個(gè)源被任意地安放在單個(gè)柵格的中心，我們稱其為“細(xì)胞源”。每個(gè)細(xì)胞源被作為點(diǎn)源尺度模型，以震源機(jī)制和震級(jí)為特征，并通過(guò)考慮地震構(gòu)造模型、地貌構(gòu)造分析和地震活動(dòng)報(bào)告等有用信息來(lái)進(jìn)行定義。換句話說(shuō)，未來(lái)可能地震發(fā)生的地點(diǎn)受控于孕震區(qū)和孕震模型節(jié)點(diǎn)。

首先，細(xì)胞源的定義（即離散化），是將地震目錄中記錄的震中集合到0．2°×0．2°網(wǎng)格中（意大利采用CPTI04目錄［8］，斯洛文尼亞采用Zivcic等的目錄［9］，克羅地亞采用Markus等的目錄［10］），并且將每個(gè)網(wǎng)格中記錄到的最大震級(jí)作為其最大設(shè)定地震震級(jí)。然后通過(guò)濾波，以解決空間不確定性和震源大小問(wèn)題。位于孕震區(qū)的細(xì)胞源［11］從經(jīng)過(guò)濾波的數(shù)據(jù)源中選擇，并且如果在每個(gè)柵格中的設(shè)定震級(jí)低于5級(jí)，那么默認(rèn)該柵格震級(jí)為5級(jí)。這個(gè)選擇是基于以下3個(gè)假設(shè)，即：孕震區(qū)的位置、破壞性地震發(fā)生的可能性和5級(jí)震級(jí)在傳統(tǒng)意義上被認(rèn)為是破壞性地震的震級(jí)下限［12］。

在NDSHA的理論框架下，可能的震源與孕震模型的節(jié)點(diǎn)相關(guān)，而該節(jié)點(diǎn)是通過(guò)地貌構(gòu)造分析所識(shí)別出的地震易發(fā)區(qū)［13-15］。這個(gè)選擇可讓我們著手考慮那些沒(méi)被觀測(cè)但被認(rèn)為可能發(fā)生強(qiáng)震的潛在強(qiáng)震區(qū)［16］。在每個(gè)柵格的中心設(shè)置一雙力耦點(diǎn)源，其震源機(jī)制與相應(yīng)的孕震區(qū)或孕震模型節(jié)點(diǎn)的屬性相一致。點(diǎn)源的深度是震級(jí)的函數(shù)（當(dāng)M＜7時(shí)為10 km，M≥7時(shí)為15 km）。這個(gè)選擇與影響震源深度的誤差相一致。

為了定義點(diǎn)源路徑的物理屬性，將研究區(qū)劃分為一系列多邊形，它代表了在區(qū)域尺度上的平均巖層特性［17］?？紤]到與包含節(jié)點(diǎn)的區(qū)域多邊形相聯(lián)系的平均結(jié)構(gòu)模型，采用振型疊加技術(shù)為覆蓋全國(guó)范圍的柵格節(jié)點(diǎn)計(jì)算合成地震圖。對(duì)于所有的事件，點(diǎn)源的深度都限制在通常的上限150 km內(nèi)。震動(dòng)圖用于計(jì)算以1 Hz為上限的頻譜，它與區(qū)域構(gòu)造模型的詳略水平相一致，并且通過(guò)利用由Gusev［18］和Aki［19］共同提出的頻譜標(biāo)度定律，將點(diǎn)源的震級(jí)設(shè)定在其尺度范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)地面加速度（DGA）是在國(guó)家尺度上利用標(biāo)準(zhǔn)NDSHA方法計(jì)算的加速度參數(shù)。它是通過(guò)計(jì)算1 s或更長(zhǎng)周期（即表現(xiàn)在合成地震圖上的周期）的單個(gè)合成地震動(dòng)的反應(yīng)譜，并通過(guò)利用設(shè)計(jì)反應(yīng)譜拓寬頻率高于1 Hz的頻譜（詳見(jiàn)文獻(xiàn)［2］）。

因此，每個(gè)場(chǎng)點(diǎn)與大量的震動(dòng)記錄有關(guān)，而這些記錄與許多不同的細(xì)胞源相對(duì)應(yīng)。由于任何感興趣的參數(shù)均可從這種完整的時(shí)間序列中獲取，因此可以產(chǎn)出多種用于描述基巖地面運(yùn)動(dòng)的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)圖。在這些代表強(qiáng)地面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)中，我們主要關(guān)注的是被廣泛應(yīng)用的最大地面加速度、速度和位移；但是在地震工程或者工程地震學(xué)中，可能會(huì)有興趣考慮其積分值［20-21］。

2 NDSHA和地震復(fù)發(fā)周期性

NDSHA通過(guò)計(jì)算大量的設(shè)定地震（包括最大可信地震）定義了出現(xiàn)最大地面運(yùn)動(dòng)時(shí)的災(zāi)害。由于強(qiáng)震是偶發(fā)事件，理所當(dāng)然，在其標(biāo)準(zhǔn)形式中不能提供預(yù)期地面運(yùn)動(dòng)復(fù)發(fā)頻度信息。事實(shí)上，當(dāng)一個(gè)給定震級(jí)的地震發(fā)生時(shí)，它導(dǎo)致了特定的地面運(yùn)動(dòng)，此時(shí)顯然不會(huì)去考慮該事件是不是偶發(fā)。因此，對(duì)于地震設(shè)計(jì)的地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)，不應(yīng)該根據(jù)地震復(fù)發(fā)周期標(biāo)定。從預(yù)防成本效益的角度來(lái)看，當(dāng)考慮2個(gè)具有相同震級(jí)的地震易發(fā)區(qū)，假設(shè)其他條件都一樣，那么復(fù)發(fā)周期長(zhǎng)的地點(diǎn)看起來(lái)更易受青睞。不過(guò)2個(gè)地點(diǎn)的設(shè)計(jì)地震參數(shù)必須相同，因?yàn)槲覀円烙氖钦鸺?jí)相同的地震，而與地震偶發(fā)與否無(wú)關(guān)。

復(fù)發(fā)周期在決策制定中發(fā)揮了作用。由于與PSHA相比，NDSHA方法能將相關(guān)的復(fù)發(fā)周期從地面震動(dòng)中分離出來(lái)，因此能更充分地說(shuō)明地震復(fù)發(fā)周期。事實(shí)上，NDSHA的標(biāo)準(zhǔn)流程最近已進(jìn)行了修改，考慮了關(guān)于地震復(fù)發(fā)周期的其他信息［22］，可產(chǎn)出地面運(yùn)動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)圖及相應(yīng)的復(fù)發(fā)周期圖，其表示為在特定的時(shí)間窗內(nèi)（比如1 000年）可能觀察到的地面運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。NDSHA關(guān)于復(fù)發(fā)周期性評(píng)估的引入，可用于特定周期的地面運(yùn)動(dòng)圖的產(chǎn)出，同時(shí)也可用于與PSHA方法產(chǎn)出圖的直接對(duì)比。

在標(biāo)準(zhǔn)的NDSHA細(xì)胞源和地震發(fā)生事件中，每個(gè)0．2°×0．2°單元中僅保留最大震級(jí)的地震。事實(shí)上，標(biāo)準(zhǔn)的NDSHA僅考慮了該地點(diǎn)的預(yù)測(cè)地面運(yùn)動(dòng)合成地震圖中的最高可能值。這對(duì)于描述該地點(diǎn)的損壞程度是足夠充分的，但是它無(wú)法評(píng)估災(zāi)害的復(fù)發(fā)周期。為了進(jìn)行地面運(yùn)動(dòng)復(fù)發(fā)周期的評(píng)估，我們必須考慮每個(gè)細(xì)胞源的所有相關(guān)事件，例如這些事件震級(jí)在最大震級(jí)和5級(jí)震級(jí)（被認(rèn)為是破壞性地震的震級(jí)下限）之間的分布情況，以及基于頻率-震級(jí)關(guān)系的復(fù)發(fā)周期評(píng)估等。

將復(fù)發(fā)周期評(píng)估（從現(xiàn)有的用于頻率-震級(jí)關(guān)系評(píng)估的多邊形中提取評(píng)估參數(shù)）與離散的地震活動(dòng)觀察相結(jié)合。在意大利，根據(jù)多尺度地震活動(dòng)模型［4-5］，揭示了地震頻度-震級(jí)關(guān)系的特征。復(fù)發(fā)周期多邊形由ZS9地震構(gòu)造帶［11］相互融合構(gòu)成。

即使孕震模型節(jié)點(diǎn)是獨(dú)立地從記錄的地震活動(dòng)性來(lái)定義，且節(jié)點(diǎn)落在基于記錄的地震活動(dòng)性［23］和ZS9地震構(gòu)造帶定義的復(fù)發(fā)周期多邊形外，這些節(jié)點(diǎn)也對(duì)每個(gè)復(fù)發(fā)周期多邊形的細(xì)胞源產(chǎn)生貢獻(xiàn)。事實(shí)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可能不是在地震目錄中的地震發(fā)生地點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)發(fā)周期不可能與有效復(fù)發(fā)周期性多邊形之外的細(xì)胞源相聯(lián)系，因此由于數(shù)據(jù)的不完整，無(wú)法定義在西西里島和格勞賓登-瓦爾泰利納地帶的復(fù)發(fā)周期參數(shù)［5］。

如前所述，由于震動(dòng)圖能反應(yīng)出細(xì)胞源在特定地點(diǎn)產(chǎn)生的地震效果，我們可以將每個(gè)事件復(fù)發(fā)周期的單一合成地震波聯(lián)系起來(lái)。在某一地點(diǎn)，根據(jù)峰值地面運(yùn)動(dòng)值，將所有的入射地震波進(jìn)行分類。在標(biāo)準(zhǔn)的NDSHA算法里，只考慮最大值；而對(duì)于復(fù)發(fā)周期的評(píng)估，則必須考慮一系列的地面運(yùn)動(dòng)值。我們選擇利用與每個(gè)特定強(qiáng)震烈度相關(guān)的峰值地面運(yùn)動(dòng)值的間隔值［2］，通過(guò)計(jì)算與單一震動(dòng)圖相關(guān)的復(fù)發(fā)周期的總和，可以得到烈度為I事件的總復(fù)發(fā)周期。如果至少有一個(gè)事件產(chǎn)生了在最大地面運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的地震波，但它反映不出復(fù)發(fā)周期的特征，那么最大地面運(yùn)動(dòng)的復(fù)發(fā)周期的評(píng)估就沒(méi)有意義，所以我們不能提供這個(gè)值。這種情況被稱為“不完整的復(fù)發(fā)周期評(píng)估”，并在最大設(shè)計(jì)地面加速度和復(fù)發(fā)周期圖（圖1）中的相應(yīng)地點(diǎn)用“？”來(lái)標(biāo)識(shí)。顯然，未來(lái)優(yōu)先調(diào)查的目標(biāo)就是這些有“？”覆蓋的區(qū)域。

3 特定復(fù)發(fā)周期的NDSHA和PSHA地震圖的對(duì)比

在NDSHA引入的復(fù)發(fā)周期中，提供了產(chǎn)出給定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖的可能性。這些圖提供了復(fù)發(fā)周期超過(guò)特定值的最大地面運(yùn)動(dòng)水平，從而計(jì)算的地面運(yùn)動(dòng)在復(fù)發(fā)周期內(nèi)的相應(yīng)時(shí)間間隔中可能至少出現(xiàn)一次。利用泊松假設(shè)，使得NDSHA方法計(jì)算的地面運(yùn)動(dòng)圖直接與指定超越概率評(píng)估下PSHA圖的對(duì)比變得可能。

一旦選擇了復(fù)發(fā)周期T，所有與場(chǎng)點(diǎn)相關(guān)的地震波都會(huì)根據(jù)它們的峰值地面運(yùn)動(dòng)值進(jìn)行從高到低分類，復(fù)發(fā)周期值乘以T值（在T年內(nèi)估計(jì)的事件數(shù)量）并累加。單一事件一旦達(dá)到或超過(guò)該值，復(fù)發(fā)周期值就停止累加。與最低峰值相對(duì)應(yīng)的某場(chǎng)點(diǎn)的地面運(yùn)動(dòng)是累加的末項(xiàng)之一。在對(duì)一個(gè)場(chǎng)地進(jìn)行累加時(shí)，只要出現(xiàn)一次無(wú)復(fù)發(fā)周期評(píng)估事件所產(chǎn)生的信號(hào)，我們便將這一場(chǎng)點(diǎn)從特定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖中排除。這種情形被稱為“特定復(fù)發(fā)周期下的不完全地面運(yùn)動(dòng)評(píng)估”，這些地點(diǎn)在特定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖中都用“？”進(jìn)行標(biāo)識(shí)（圖2）。

用這種方法獲取的地圖僅能用于描述而無(wú)法提供在T年內(nèi)出現(xiàn)的地面運(yùn)動(dòng)情況，因?yàn)樵谝欢〞r(shí)間間隔內(nèi)可能出現(xiàn)的更大（偶發(fā)）地震事件，因此更高的地面運(yùn)動(dòng)值可能經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)。

在進(jìn)行給定復(fù)發(fā)周期下NDSHA和PSHA這2種方法產(chǎn)出圖對(duì)比之前，自然需要分析NDSHA方法產(chǎn)出的2個(gè)不同的圖及復(fù)發(fā)周期對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的影響。我們考慮了2個(gè)復(fù)發(fā)周期：一是475年，對(duì)應(yīng)于PSHA方法的50年超越概率10%（意大利地震災(zāi)害目錄圖）；二是2 475年，對(duì)應(yīng)于PSHA方法的50年P(guān)GA超越概率2%。顯然，475年復(fù)發(fā)周期的NDSHA圖比2 475年的圖存在更多不完全地面運(yùn)動(dòng)評(píng)估的地點(diǎn)。事實(shí)上，與復(fù)發(fā)周期為2 475年的圖相比，475年復(fù)發(fā)周期的圖顯然必須考慮更多信號(hào)的貢獻(xiàn)，因此更有可能找到未經(jīng)復(fù)發(fā)周期評(píng)估事件所產(chǎn)生的信號(hào)。圖3顯示了在既定的復(fù)發(fā)周期下，預(yù)期地面運(yùn)動(dòng)被系統(tǒng)低估的情況。通過(guò)在特定時(shí)間間隔下預(yù)測(cè)震動(dòng)期望值，如果出現(xiàn)更長(zhǎng)的地震復(fù)發(fā)周期，那么復(fù)發(fā)周期圖則低估了實(shí)際震動(dòng)情況。

為了對(duì)PSHA和NDSHA方法進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)比［6］，我們考慮了意大利地震災(zāi)害圖中的峰值加速度（PGA）值，該值從NDSHA圖的相同柵格中采樣，并由概率地震災(zāi)害評(píng)估［22］獲得。在NDSHA和PSHA圖之間的第一項(xiàng)比較是在T＝475年（PGA10%）的前提下。PSHA的值普遍偏高。在意大利南部，強(qiáng)震較多，研究結(jié)果有很強(qiáng)的可比性，而最大的差異出現(xiàn)在意大利中部和波河流域。另一個(gè)常規(guī)有效的意大利PSHA圖是50年P(guān)GA超越概率2%（復(fù)發(fā)周期為2 475年）的圖（圖4）。顯然，在地震活動(dòng)較弱的托斯卡納，其NDSHA的預(yù)測(cè)值比利用PSHA預(yù)測(cè)的值低3個(gè)級(jí)別。歷史證明托斯卡納地區(qū)是極弱震區(qū)，在這個(gè)區(qū)域沒(méi)有識(shí)別到孕震節(jié)點(diǎn)，但是PSHA圖卻指示了相關(guān)的預(yù)期地面運(yùn)動(dòng)水平。這可能是PSHA方法為了在弱震區(qū)增加地震災(zāi)害傾向性的結(jié)果，而這正是PSHA方法在科學(xué)上存在缺陷的有力證據(jù)：①作為一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)模型，它沒(méi)有通過(guò)以單個(gè)地震作為輸入的簡(jiǎn)單敏感性測(cè)試，而是單個(gè)地震在一個(gè)場(chǎng)地可能產(chǎn)生許多地面運(yùn)動(dòng)；②在原始的PSHA公式中［25］，把年超越概率（無(wú)量綱量）等同于年頻度或超越速率（以1／a為單位的有量綱量），犯了數(shù)學(xué)錯(cuò)誤。雖然數(shù)值是相等的，一年的1%不等于每年的1%，因?yàn)榱烤V是不同的。1%的倒數(shù)是100，意味著發(fā)生幾率為百分之一，而不是平均復(fù)發(fā)周期為100年［26］。

4 NDSHA和PSHA地震災(zāi)害圖與意大利真實(shí)地震活動(dòng)的比較

針對(duì)真實(shí)的地震活動(dòng)開展嚴(yán)格而客觀的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估測(cè)試，是進(jìn)行任何負(fù)責(zé)任的地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的必要前提。比如，在艾米拉亞地震區(qū)的地震發(fā)生前，Peresan和Panza［27］將NDSHA與PSHA的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比［6，22］。PSHA圖是構(gòu)成意大利建筑標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)，其預(yù)測(cè)的PGA不超過(guò)重力加速度的0．175倍，而NDSHA圖的預(yù)測(cè)值在0．20～0．35g（g為重力加速度，值為9．8 m／s2，下同）之間，較好地與觀測(cè)值超過(guò)0．25g相一致。Zuccolo等人［7］依據(jù)強(qiáng)震烈度，對(duì)比了PSHA與NDSHA的評(píng)估值，結(jié)果表明，利用PSHA預(yù)測(cè)的艾米利亞地震的震中區(qū)烈度（與修訂的麥卡利地震烈度Ⅷ度一樣低）比NDSHA預(yù)測(cè)的值至少降低一度，而后者更接近地震的真實(shí)烈度。

單一的例子顯然不足以嚴(yán)格測(cè)試2種方法，因此，Nekrasova等人［6］進(jìn)行了更多的系統(tǒng)測(cè)試。地震災(zāi)害圖可用于預(yù)測(cè)可能發(fā)生的地震，因此將用PSHA得到的意大利地震抗震標(biāo)準(zhǔn)參考災(zāi)害圖和基于NDSHA方法獲取的地面運(yùn)動(dòng)圖分別與意大利的真實(shí)地震活動(dòng)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試?；贛ercalli，Cancani和Sieberg（MCS）尺度下的烈度與Panza等［2］研究的地面加速度值的關(guān)系，可以把不同地圖中的地面運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MCS尺度的值。為了描述真實(shí)地震活動(dòng)的特征，將直接利用強(qiáng)震觀測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)DBMI04［28］的信息。結(jié)果表明，除了50年超越概率10%的PGA外，總體而言，預(yù)測(cè)相當(dāng)保守，低估了未來(lái)的最大地震。

根據(jù)Molchan建議的方案［29］，可以將描述預(yù)測(cè)地面運(yùn)動(dòng)的效率分為2類誤差。一類是預(yù)測(cè)百分比誤差：η＝F／N，其中F是觀測(cè)烈度I超過(guò)預(yù)測(cè)值的次數(shù)，N是記錄烈度為I的事件數(shù)。另一類是百分比τ＝A／S，其中A表示設(shè)計(jì)烈度為I的柵格點(diǎn)的數(shù)量，S是柵格點(diǎn)的總數(shù)。通過(guò)分析集合了2類誤差信息的“誤差圖”，可以評(píng)估其預(yù)測(cè)效力。由于隨機(jī)預(yù)測(cè)滿足η＋τ＝100%，因此通過(guò)η＋τ與100%的偏差量，可以粗略地估計(jì)預(yù)測(cè)的精度。表1顯示了在意大利得到的預(yù)測(cè)誤差的總和。可見(jiàn)，在預(yù)測(cè)地面震動(dòng)的效率、對(duì)低估事件的比率進(jìn)行判斷，以及用高地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)表征意大利區(qū)域情況等方面，NDSHA圖優(yōu)于PSHA圖。

5 結(jié)論

通過(guò)將標(biāo)準(zhǔn)的NDSHA圖和給定復(fù)發(fā)周期的地面運(yùn)動(dòng)圖對(duì)比，顯示給定復(fù)發(fā)周期的引入造成了預(yù)測(cè)的地面運(yùn)動(dòng)被系統(tǒng)低估的情況。將由PSHA方法得到的用于意大利地震抗震標(biāo)準(zhǔn)的參考災(zāi)害圖和基于NDSHA方法獲取的地面運(yùn)動(dòng)圖分別與意大利的真實(shí)地震活動(dòng)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，結(jié)果表明，一般情況下，預(yù)測(cè)值提供了相當(dāng)保守的估計(jì)值，在預(yù)測(cè)地面震動(dòng)的效率方面，NDSHA圖的結(jié)果優(yōu)于PSHA圖。

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（福建省地震局 王林 譯；黃宏生 校）

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