摘 要：本文利用“十五”、“十一五”福建地震臺(tái)網(wǎng)的EVT數(shù)據(jù)，對(duì)福建地震預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，在早期臺(tái)網(wǎng)條件下，預(yù)警系統(tǒng)具備一定的時(shí)效，在臺(tái)間距更小的臺(tái)網(wǎng)條件下，地震預(yù)警系統(tǒng)處理效果更好。

關(guān)鍵字：地震預(yù)警；地震臺(tái)網(wǎng)；臺(tái)間距

地震預(yù)警是在真實(shí)的地震發(fā)生后，利用地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)實(shí)時(shí)獲取地震波形，利用地震P波傳播速度大于破壞性S 波和面波，以及電磁波傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地震波波速的原理，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)使用先前獲得少量地震信息，估算地震基本參數(shù)（震源位置、發(fā)震時(shí)間、地震震級(jí)）、估計(jì)預(yù)警目標(biāo)區(qū)地震動(dòng)和破壞程度以及破壞性地震波到達(dá)時(shí)間，進(jìn)而搶在破壞性地震波到達(dá)預(yù)警目標(biāo)區(qū)之前，對(duì)可能破壞區(qū)域發(fā)出地震警報(bào)，以便啟動(dòng)地震應(yīng)急控制系統(tǒng)、以消除各種直接或者間接的災(zāi)害威脅。

目前，國際上已經(jīng)建設(shè)了多套地震預(yù)警系統(tǒng)，如墨西哥、日本、美國， 我國臺(tái)灣、土耳其、羅馬尼亞、意大利、希臘、葡萄牙等。其中墨西哥SAS系統(tǒng)和日本緊急地震速報(bào)預(yù)警系統(tǒng)分別于1993年8月和2007年10月開始面向公眾發(fā)布地震預(yù)警信息，已對(duì)多個(gè)地震發(fā)出了警報(bào)，取得減災(zāi)實(shí)效，部分系統(tǒng)仍處于測試階段。 [1-3]。

福建省地震局歷時(shí)3年，研發(fā)出一套地震預(yù)警系統(tǒng)。并在福建與首都圈示范運(yùn)行。本文針對(duì)地震預(yù)警系統(tǒng)在不同臺(tái)網(wǎng)條件下的應(yīng)用做測試對(duì)比研究。

1 福建“十五”、“十一五”臺(tái)網(wǎng)狀況及數(shù)據(jù)

福建“十五”測震臺(tái)網(wǎng)，由41個(gè)測震臺(tái)站組成，采用SDH傳輸協(xié)議，平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)2.1s。“十一五”測震臺(tái)網(wǎng)由85個(gè)測震臺(tái)組成。新建設(shè)的44個(gè)臺(tái)站的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議改用MSTP，平均網(wǎng)絡(luò)延時(shí)1.4s。通過加建測震臺(tái)站，臺(tái)站的平均間距從54km降到了31km。東部沿海密集區(qū)域則為20km左右。臺(tái)站分布情況如圖1。

收集到福建省2003年2月-2012年11月間發(fā)生于福建省區(qū)域內(nèi)及周邊地區(qū)的107個(gè)ML3.0級(jí)以上歷史地震事件，“十五臺(tái)網(wǎng)91個(gè)” ，“十一五”16個(gè)，震中分布如圖2。

2 在線運(yùn)行情況分析

地震預(yù)警離線測試結(jié)果顯示“十五”臺(tái)網(wǎng)91個(gè)地震，發(fā)布81個(gè)，發(fā)布率89.01%；“十一五”臺(tái)網(wǎng)16個(gè)地震，發(fā)布14個(gè)，發(fā)布率87.50%。共漏報(bào)12個(gè)。

“十五"臺(tái)網(wǎng)下共發(fā)布81個(gè)，定位結(jié)果平均誤差為14.07±14.73km；其中有共80個(gè)40km以內(nèi)，占98.8%；最大偏差為101.1km；”十一五"臺(tái)網(wǎng)下共發(fā)布14個(gè)，定位結(jié)果平均誤差為3.57±8.20km；100%位于40km以內(nèi)；最大偏差為31.7km。分布如圖3。

“十五"臺(tái)網(wǎng)預(yù)警震級(jí)與編目震級(jí)結(jié)果對(duì)比，平均偏差為0.3±0.59個(gè)震級(jí)單位，其中有29個(gè)事件的震級(jí)誤差介于±0.50個(gè)震級(jí)單位之間，占發(fā)布測試震例的35.80%，74個(gè)事件的震級(jí)誤差介于±1.0個(gè)震級(jí)單位之間；2個(gè)偏差較大；”十一五"臺(tái)網(wǎng)震級(jí)平均偏差為0.23±0.58個(gè)震級(jí)單位；其中有6個(gè)事件的震級(jí)誤差介于±0.50個(gè)震級(jí)單位之間，占發(fā)布測試震例的42.87%；11個(gè)事件的震級(jí)誤差介于±1.0個(gè)震級(jí)單位之間。分布如圖4：

“十五"臺(tái)網(wǎng)地震預(yù)警發(fā)布信息距首臺(tái)觸發(fā)平均需時(shí)為8.94±3.12s，其中68個(gè)事件的預(yù)警首報(bào)在首臺(tái)觸發(fā)后10s（包括10s）之內(nèi)發(fā)布，占全部測試事件的83.95%，78個(gè)位于首臺(tái)觸發(fā)后15秒以內(nèi)，占發(fā)布震例的96.30%，最大用時(shí)21.2秒；”十一五"臺(tái)網(wǎng)發(fā)布平均需時(shí)為6.75±4.20s，其中12個(gè)事件的預(yù)警首報(bào)在首臺(tái)觸發(fā)后10s（包括10s）之內(nèi)發(fā)布，占全部測試事件的85.71%，13個(gè)位于首臺(tái)觸發(fā)后15秒以內(nèi)，占發(fā)布震例的92.86%，最大用時(shí)16.4秒。分布如圖5。

3 異常結(jié)果分析

2007年12月10日6時(shí)12分48秒浙江慶元縣ML3.2級(jí)地震，震中東經(jīng)119.08北緯27.58，地震預(yù)警定位結(jié)果與地震目錄偏差101.1km，該地震事件波形圖如圖6.

誤差偏大的原因是NAP臺(tái)在震前有一個(gè)脈沖式似標(biāo)定波形，導(dǎo)致震相提前15秒到達(dá)，該震相參與定位，導(dǎo)致定位震中靠近NAP臺(tái)。該問題通過對(duì)標(biāo)定波形的特定標(biāo)識(shí)進(jìn)行設(shè)置和判別后，即可不再發(fā)生。

此次地震預(yù)警試驗(yàn)，漏報(bào)12個(gè)。漏報(bào)地震分布圖如圖12。其中網(wǎng)緣6個(gè)，網(wǎng)內(nèi)6個(gè)。漏報(bào)原因有三種：一是波形質(zhì)量差，導(dǎo)致震相識(shí)別困難或者錯(cuò)誤，漏報(bào)6個(gè)；二是雙震，由于后一地震P波被覆蓋，導(dǎo)致漏報(bào)2個(gè)；三是不滿足發(fā)布條件，由于震級(jí)估算偏低，不滿足預(yù)警設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)，漏報(bào)4個(gè)。

4 總結(jié)

選擇107個(gè)歷史地震事件進(jìn)行試驗(yàn)，地震預(yù)警軟件的測試結(jié)果表明，地震預(yù)警軟件地震定位結(jié)果與編目結(jié)果間的差異較小，能夠滿足地震預(yù)警的實(shí)際需要，但是“十一五”臺(tái)網(wǎng)下的定位效果和震級(jí)估算效果明顯好于“十五”臺(tái)網(wǎng)?！笆濉迸_(tái)網(wǎng)能夠在首臺(tái)觸發(fā)后8-15秒發(fā)出第一次警報(bào)，“十一五”臺(tái)網(wǎng)條件下地震預(yù)警系統(tǒng)在首臺(tái)觸發(fā)后5-10秒發(fā)出第一次警報(bào)；說明在臺(tái)間距更小的“十一五”臺(tái)網(wǎng)條件下，地震預(yù)警系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性能夠得到更好的保證。

地震預(yù)警系統(tǒng)估算震級(jí)結(jié)果具備一定的精度，基本滿足地震預(yù)警的需求，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)震級(jí)參數(shù)選取的事件存在局限性，導(dǎo)致小震級(jí)的離散性相對(duì)偏高，因此地震預(yù)警震級(jí)估算公式需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善；軟件處理速度基本能夠充分滿足地震預(yù)警系統(tǒng)的時(shí)效性要求。對(duì)于雙震這類非人為干擾事件，地震預(yù)警系統(tǒng)還需要做更多的研究和改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Hongcai Zhang， Xing Jin， Yongxiang Wei，et al. An Earthquake Early Warning System in Fujian， China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 2016 Vol. 106， No. 2， pp. 755–765.

[2]張紅才， 金星， 李軍， 等. 地震預(yù)警系統(tǒng)研究及應(yīng)用進(jìn)展[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展， 2013， 28（2）： 706-719.

[3]馬強(qiáng). 地震預(yù)警技術(shù)研究及應(yīng)用[D]. 博士學(xué)位論文. 哈爾濱：中國地震局工程力學(xué)研究所， 2008.

作者簡介

于培青（1982-），男，漢族，工程師，主要從事地震監(jiān)測、地震預(yù)警及烈度速報(bào)等方面科研工作。endprint