代光輝 苗春蘭 翟璐媛

中國地震臺網(wǎng)中心,北京 100045

0 引言

地震編目產(chǎn)出的地震觀測報告(包含地震目錄和震相數(shù)據(jù))是進行地震活動性分析、地震危險性評價、地下結(jié)構(gòu)成像、構(gòu)造研究和地震預測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也是測震臺網(wǎng)的基本產(chǎn)出。位于英國的國際地震中心(ISC)從1964年開始就一直致力于全球地震的統(tǒng)一編目工作,收集和存檔全球各地震機構(gòu)的臺站和臺網(wǎng)的觀測報告并進行處理,產(chǎn)出全球地震目錄和觀測報告(International Seismological Centre,2010)。作為ISC的成員之一,我國測震臺網(wǎng)從建設(shè)之初就十分重視地震編目工作。

通過 “十五”期間“中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)項目”的實施,中國地震局建成了由1013個測震臺站組成的覆蓋全國的地震監(jiān)測臺網(wǎng),并建成了由107個有人值守國家測震臺站、32個省級測震臺網(wǎng)中心和1個國家測震臺網(wǎng)中心協(xié)同工作,地震快報、地震正式報分階段產(chǎn)出的統(tǒng)一地震編目體系,于2009年1月1日正式運行。

雖然新的編目體系已經(jīng)運轉(zhuǎn)近10年,但仍有很多人員,包括一線編目工作人員,對我國的地震編目體系還不了解。筆者有幸參與了統(tǒng)一地震編目體系的建設(shè),包括統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)與部署、編目規(guī)則的制定和編目實踐?，F(xiàn)就有關(guān)問題予以介紹。

1 總體構(gòu)成

統(tǒng)一地震編目就是國家測震臺網(wǎng)中心(以下簡稱國家中心)對省級測震臺網(wǎng)中心(以下簡稱省中心)和國家測震臺站(以下簡稱國家臺)及國家中心自身編報的地震目錄和震相數(shù)據(jù)進行綜合處理,產(chǎn)出統(tǒng)一的中國測震臺網(wǎng)觀測報告的過程。

統(tǒng)一地震編目從構(gòu)成上分為省級測震臺網(wǎng)編目(以下簡稱省臺網(wǎng)編目)、國家測震臺網(wǎng)編目(以下簡稱國家臺網(wǎng)編目)和統(tǒng)一編目3部分。

省臺網(wǎng)編目由省中心完成,負責本省及周邊地區(qū)(省行政邊界線外30km內(nèi))所有天然地震事件和ML≥2.5非天然地震事件的編報,沿海省中心負責能夠定位的相應(yīng)海域地震事件的編報,邊境省中心負責能夠定位的國界外50km范圍內(nèi)地震事件的編報；福建省中心承擔臺灣地區(qū)及其周邊海域能夠定位的地震事件的編報,廣東省中心承擔香港、澳門地區(qū)地震事件的編報(中國地震局監(jiān)測預報司,2015)。省臺網(wǎng)編目產(chǎn)出省臺網(wǎng)觀測報告。

國家臺網(wǎng)編目由國家臺和國家中心共同完成,負責國家臺站記錄的我國和全球地震事件的編報。其中,國家臺負責我國及周邊地區(qū)M4.0以上地震(以正式速報結(jié)果為準)和全球其它地區(qū)記錄清晰的地震的震相分析；國家中心負責通過波形分析和對國家臺報送的震相數(shù)據(jù)進行組合、定位和震級計算,產(chǎn)出國家臺網(wǎng)觀測報告。

統(tǒng)一編目由國家中心完成,對省中心和國家中心產(chǎn)出的觀測報告進行綜合處理,產(chǎn)出統(tǒng)一的全球地震目錄和觀測報告。

圖 1 統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

2 技術(shù)系統(tǒng)

從功能上來說,統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)可分為波形流服務(wù)系統(tǒng)、編目分析處理系統(tǒng)、編目數(shù)據(jù)交換匯集系統(tǒng)、統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)提供臺站觀測波形數(shù)據(jù)供編目分析使用,編目分析處理系統(tǒng)用于震相分析、地震定位、震級測定和結(jié)果提交,編目數(shù)據(jù)交換匯集系統(tǒng)用于國家臺站、國家中心和省中心編目結(jié)果向國家中心的匯集,統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)用于對所有匯集的編目結(jié)果進行集中統(tǒng)一處理,同時提供編目數(shù)據(jù)服務(wù)。

從部署上來說,統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)分為國家臺站系統(tǒng)、省中心系統(tǒng)和國家中心系統(tǒng)(圖1)。國家臺站系統(tǒng)包括波形服務(wù)系統(tǒng)和編目分析處理系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)部署廣東省地震局研發(fā)的JOPENS流服務(wù)軟件,從臺站觀測儀器直接接收數(shù)據(jù)并存儲在數(shù)據(jù)庫中,供編目分析調(diào)用。編目分析處理系統(tǒng)部署JOPENS MSDP單臺分析處理軟件,供震相分析使用。

省中心系統(tǒng)包括波形服務(wù)系統(tǒng)、編目分析處理系統(tǒng)和編目數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)部署JOPENS流服務(wù)軟件,接收本省所轄所有臺站的波形數(shù)據(jù)并向國家中心上傳,同時從國家中心接收需要的鄰省臺站的波形數(shù)據(jù),為編目分析處理提供數(shù)據(jù)源。編目分析處理系統(tǒng)部署JOPENS MSDP臺網(wǎng)分析處理軟件,用于震相分析、地震定位、震級測定和編目結(jié)果提交。編目數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)部署JOPENS消息服務(wù)軟件,用于將編目結(jié)果向國家中心上傳。

國家中心系統(tǒng)包括波形流服務(wù)系統(tǒng)、編目分析處理系統(tǒng)、省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)、國家臺站編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)、基于震相的編目處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)定時獲取系統(tǒng)、統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)部署JOPENS流服務(wù)軟件,從省中心波形流服務(wù)系統(tǒng)匯集全國測震臺站的觀測數(shù)據(jù),并向各省轉(zhuǎn)發(fā)所需的臺站觀測數(shù)據(jù),其中的國家臺站觀測數(shù)據(jù)用于國家中心快報編目。編目分析處理系統(tǒng)部署國家中心研發(fā)的編目處理軟件,用于國內(nèi)外地震快報的震相分析、地震定位、震級測定和編目結(jié)果入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)部署JOPENS消息服務(wù)軟件,用于匯集各省中心的編目結(jié)果。國家臺站編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)部署FTP服務(wù)器軟件,用于接收各國家臺分析的數(shù)據(jù)。基于震相的編目處理系統(tǒng)部署中國地震局地球物理研究所研發(fā)、經(jīng)國家中心改進的編目處理軟件,用于對國家臺提交的震相進行組合、地震定位、震級測定,并將結(jié)果直接入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)定時獲取系統(tǒng)部署由國家中心研發(fā)的軟件,按照規(guī)定的時限定時自動將數(shù)據(jù)從省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)導入到統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫供后續(xù)處理。統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)部署mysql6.0軟件,用于存儲所有匯集的編目數(shù)據(jù)和統(tǒng)一編目后的結(jié)果。統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)部署國家中心研發(fā)的網(wǎng)站,用于統(tǒng)一編目處理和編目數(shù)據(jù)面向系統(tǒng)內(nèi)臺網(wǎng)和預報人員服務(wù)。

3 產(chǎn)出流程

從產(chǎn)出時效上來說,中國測震臺網(wǎng)統(tǒng)一地震編目分為快報編目和正式報編目2個階段。

3.1 快報編目產(chǎn)出流程

快報編目由省中心和國家中心協(xié)作完成,按日產(chǎn)出。

省中心編目人員對當天00：00～24：00發(fā)生的編報范圍內(nèi)的地震,在次日14：00前完成震相分析和地震目錄參數(shù)測定,并通過編目數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)上報到國家中心的省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)。對于同一個地震,后上報的省中心要與已經(jīng)上報的地震進行匹配操作。國家中心的數(shù)據(jù)定時獲取系統(tǒng)在次日14：30自動從省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)將前一天00：00～24：00的編目數(shù)據(jù)導入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫中。

國家中心速報值班員使用編目分析處理系統(tǒng)調(diào)取系統(tǒng)自動截取的地震事件波形數(shù)據(jù),進行編目分析處理。對當天00：00～24：00發(fā)生的全球范圍內(nèi)的地震,在次日14：00前完成震相分析和地震目錄參數(shù)測定,并將M4.0以上地震的編目結(jié)果直接入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。

國家中心速報值班員從15：00開始利用統(tǒng)一編目處理與服務(wù)網(wǎng)站,從統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫調(diào)取前一日00：00～24：00省中心和國家中心提交的快報目錄,按照既定的規(guī)則進行統(tǒng)一編目,一般于18：00前(規(guī)定24：00前)產(chǎn)出中國測震臺網(wǎng)統(tǒng)一地震快報目錄和觀測報告。統(tǒng)一地震快報編目規(guī)則為：基于地震目錄進行優(yōu)選,對于震級M≥4.0的地震,優(yōu)選國家中心的結(jié)果為最終結(jié)果；震級M<4.0的地震,按照屬地原則,優(yōu)選震中所在省的結(jié)果為最終結(jié)果；對于多個省提交的結(jié)果差異較大的地震(各省編目范圍有一定的重疊,一般為省界附近的地震),國家中心值班員調(diào)取波形,重新分析后優(yōu)選最接近的一個結(jié)果為最終結(jié)果。

由于統(tǒng)一快報地震編目強調(diào)產(chǎn)出的時效性,所以大多數(shù)情況下是非完整的數(shù)據(jù),主要包含了較大的地震事件地震目錄(一定包含速報的地震),以及大多數(shù)臺站的主要震相數(shù)據(jù)。

3.2 正式報編目產(chǎn)出流程

統(tǒng)一地震正式報編目由國家臺站、省中心和國家中心協(xié)作完成,按周產(chǎn)出。

國家臺站編目人員在第7日將前5日分析處理的全球地震的結(jié)果(五日報)以文件方式上傳到國家中心FTP服務(wù)器。國家中心編目人員下載全部國家臺站報送的震相數(shù)據(jù),通過震相組合、地震定位、震級測定,產(chǎn)出國家臺網(wǎng)地震目錄和觀測報告,在1周后將結(jié)果入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。

省中心編目人員對上周一00：00到上周日24：00的地震事件進行復核,對于已經(jīng)進行了快報編目處理的地震事件,補充沒有分析的臺站和沒有分析的震相,或?qū)σ逊治龅恼鹣噙M行修正,重新進行定位和震級測定；對于快報編目沒有處理的地震事件,分析所有臺站的所有震相,進行定位和震級測定。處理后的結(jié)果隨時上報到國家中心的省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng),按規(guī)定必須在周日14：00前完成上周一00：00至上周日24：00前所有地震事件的編報。國家中心的數(shù)據(jù)定時獲取系統(tǒng)每周日14：30自動從省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)將上周一00：00至上周日24：00前的編目數(shù)據(jù)導入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。

國家中心統(tǒng)一編目人員使用統(tǒng)一編目處理與服務(wù)網(wǎng)站,從統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫調(diào)取匯集的省中心和國家中心提交的正式報目錄數(shù)據(jù),一般在1周內(nèi)按照既定的規(guī)則完成統(tǒng)一正式報編目,產(chǎn)出中國測震臺網(wǎng)統(tǒng)一正式報地震目錄和觀測報告。統(tǒng)一正式報編目規(guī)則為：基于地震目錄進行分組和優(yōu)選。先將地震目錄按地震事件進行分組,同一個地震事件不同臺網(wǎng)提交的結(jié)果分成一組,然后在每組中優(yōu)選一個結(jié)果作為最終結(jié)果。優(yōu)選的原則和統(tǒng)一快報編目基本相同,即對于震級M≥4.0的地震,優(yōu)選國家中心的結(jié)果為最終結(jié)果。震級M<4.0的地震,按照屬地原則,優(yōu)選震中所在省的結(jié)果為最終結(jié)果；對于多個省中心的結(jié)果差異較大的地震(各省編目范圍有一定的重疊,一般為省界附近的地震),國家中心編目人員調(diào)取波形重新分析后優(yōu)選最接近的一個結(jié)果為最終結(jié)果。通過分組,保證了觀測報告能包含不同臺網(wǎng)所分析的所有臺站的震相數(shù)據(jù),通過優(yōu)選,保證了地震目錄的唯一性。

統(tǒng)一正式報編目產(chǎn)出中國測震臺網(wǎng)最終的地震目錄和觀測報告結(jié)果,強調(diào)數(shù)據(jù)的完整性和準確性,包含了編目時段內(nèi)我國臺網(wǎng)記錄到的所有地震事件目錄,以及規(guī)定的所有臺站的所有震相數(shù)據(jù)。

4 地震編目質(zhì)量控制

地震編目質(zhì)量控制主要包括規(guī)范化編目操作、編目數(shù)據(jù)日常檢查和年度質(zhì)量評比等環(huán)節(jié)。

為了規(guī)范化編目操作,測震學科技術(shù)管理組從運行之初就制定了規(guī)則,并以運行管理細則的形式由中國地震局監(jiān)測預報司發(fā)布,隨后結(jié)合評比實踐不斷修改,最后上升為行業(yè)標準(中國地震局,2017)。

對于震相分析,規(guī)定國家臺站要分析清晰可靠的Pg、Pn、P、Pdif、PKP等初至震相和Sg、Sn、S、pP、sP、pPKP、sS、SKS、PP、PcP、ScS、PcS、ScP等續(xù)至震相,以及PMZ、SME、SMN、LN、LE、LZ等振幅類震相。省級中心應(yīng)分析包括Pg、Sg、PmP、SmS、Pn、Sn、P、S等到時類震相及SM、LM等振幅類震相。同時規(guī)定了震相識別的信噪比、震相標注到時誤差、初動清晰度和初動方向判別準則、振幅類震相量取的周期范圍,明確可以使用濾波、仿真、轉(zhuǎn)置水平分量、偏振分析等工具輔助震相的識別。

對于地震定位,規(guī)定國家中心使用全球走時表,使用我國的速報目錄和美國NEIC的周報目錄作為參考目錄對國家臺站提交的震相進行組合,然后定位、計算震級,對于殘差大的震相則舍棄,并使用定位臺站數(shù)量、到時標準殘差對定位質(zhì)量進行評價。規(guī)定省中心應(yīng)使用本地區(qū)的速度模型,臺站分布盡可能包圍震中(要求各省使用包圍本省編目范圍的鄰省臺站的數(shù)據(jù)及布設(shè)的加密觀測流動臺站的數(shù)據(jù),同時鼓勵使用企業(yè)臺和地方臺的數(shù)據(jù))。對于同一區(qū)域的地震應(yīng)選用相對固定的定位方法,可將造成臺網(wǎng)布局不合理或定位殘差較大的到時震相權(quán)重置0；天然地震的深度不能為空或為0,非天然地震的深度應(yīng)為空或為固定深度0；并使用定位空隙角、擬合殘差、水平誤差、垂直誤差、臺站分布質(zhì)量等指標對定位質(zhì)量進行評價。

對于震級測定,規(guī)定必須在仿真位移記錄上測定震級,近震震級ML或體波震級mb在仿真短周期地震儀WA或DD-1記錄上測定,ML量取2個水平向S波振幅,mb量取垂直向P波振幅。體波震級mB和面波震級MS、MS7在仿真中長周期地震儀SK或長周期地震儀763記錄上測定,mB量取垂直向P波振幅,MS量取2個水平向面波振幅,MS7量取垂直向面波振幅；原始記錄限幅時不能測定震級(陳運泰等,2004)。省級臺網(wǎng)可將震級異常的振幅震相權(quán)重置0。

對于統(tǒng)一地震編目,規(guī)定國家中心要安排專人對編目結(jié)果進行復核,主要防止重復地震和錯誤地震組合的出現(xiàn)。

在日常編目質(zhì)量控制方面,測震學科技術(shù)管理組安排福建省地震局研發(fā)了編目質(zhì)量檢查軟件并配發(fā)各省使用,在編目數(shù)據(jù)提交國家中心之前對數(shù)據(jù)進行掃描,對發(fā)現(xiàn)的震相判別、地震定位和震級測定方面可能存在的問題給出提示,供編目人員在日常工作中檢查復核。

編目質(zhì)量評比包括國家臺站資料分析和省級臺網(wǎng)編目2個系列,分別制定了明確的評比辦法和評比標準,主要從數(shù)據(jù)報送的及時性、日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和年度抽檢地震分析質(zhì)量等方面考核評價編目參與單位執(zhí)行規(guī)定的情況。評比工作按年度進行,評比結(jié)果提交監(jiān)測預報司發(fā)文公布。

編目數(shù)據(jù)報送的及時性主要根據(jù)已報送數(shù)據(jù)的情況進行檢查,對于遲報和漏報的情況進行記錄,并結(jié)合無數(shù)登記情況(針對漏報)進行相應(yīng)的扣分處理。國家臺站日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量主要以國家中心在國家臺網(wǎng)編目時發(fā)現(xiàn)的問題為依據(jù),省級臺網(wǎng)日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量主要通過編目質(zhì)量檢查軟件對數(shù)據(jù)進行掃描,列出可能存在的問題,然后由評比專家進行確認后扣分。日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量評比結(jié)果每月通過網(wǎng)站公示,促進相關(guān)單位及時對存在問題進行改進。每年對每個國家臺站按照國外、國內(nèi)和震級大小的不同隨機抽取4個地震事件,由評比專家對照波形對提交的震相數(shù)據(jù)進行檢查和評價,如果發(fā)現(xiàn)存在漏分震相、多分震相、震相類型錯分或震相標注誤差大的情況則扣分并加抽地震事件再次進行檢查評價。每年對每個省中心按照網(wǎng)內(nèi)、網(wǎng)緣、震級大小和事件類型的不同隨機抽取6個地震事件,由評比專家對照波形對提交的震相數(shù)據(jù)的漏分、多分、錯分及標注精度進行檢查評分,修正震相后重新定位和測定震級,對比提交的地震目錄計算其定位誤差和震級計算誤差進行評分,并對地震事件類型進行確認,發(fā)現(xiàn)問題根據(jù)既定規(guī)則扣分。

從評比結(jié)果看,國家臺站和省級臺網(wǎng)的合格率和優(yōu)秀率逐年提高,說明地震編目的質(zhì)量也在穩(wěn)步提高。

目前的評比還缺乏國家中心編目質(zhì)量評比的環(huán)節(jié),測震學科技術(shù)管理組已著手制定評比辦法和評比標準,以后將由省局和國家臺站的專家對國家中心編目質(zhì)量進行評比。

5 統(tǒng)一地震編目產(chǎn)出情況統(tǒng)計分析

以下是對2009年1月1日～2017年12月31日統(tǒng)一地震編目產(chǎn)出的統(tǒng)計分析。

5.1 地震活動分布

圖 2是統(tǒng)一正式報編目產(chǎn)出的M0.0以上地震的震中分布圖。從圖2 可以看出,地震幾乎覆蓋我國大陸全境,說明我國大陸幾乎到處都有地震活動。此外地震主要分布在太平洋板塊邊界、大西洋和印度洋洋中脊和歐亞板塊內(nèi)部,這與國際地震中心(ISC)發(fā)布的全球地震活動帶一致。

圖 2 統(tǒng)一正式報地震編目產(chǎn)出的M0.0以上地震震中分布

5.2 總計產(chǎn)出情況統(tǒng)計

表1是統(tǒng)一編目產(chǎn)出數(shù)量年統(tǒng)計結(jié)果?？靾竽夸浌灿?4萬余條,年均6萬余條；正式報目錄共計82萬余條,年均9萬余條；正式報震相數(shù)據(jù)共計2900多萬條,年均300多萬條。

表 1統(tǒng)一地震編目產(chǎn)出數(shù)量年統(tǒng)計

年份快報目錄數(shù)量正式報目錄數(shù)量正式報震相數(shù)量20096679088035326943520105457376110324129120114688967819316265320124620075682288627920136797011114835499572014840911421814226866201556379815483399608201654654854332902979201764664959492831453合計54221082390529470521年平均60245915453274502

表 2 統(tǒng)一正式報地震目錄按震級范圍的數(shù)量統(tǒng)計

震級范圍國外地震數(shù)量國內(nèi)地震數(shù)量地震總數(shù)≥8.0130137.0～8.016361696.0～7.011374211795.0～6.013424264136884.0～5.0169591395183543.0～4.01158356347212.0～3.0236521395237601.0～2.050531122531173060.0～1.03642323087326729<0.0381317478317859NULL1270127總數(shù)44422779483823905

從每年的數(shù)據(jù)量和總量來看,正式報地震目錄的數(shù)量都大于快報地震目錄的數(shù)量,這也符合預期。對國內(nèi)地震來說,正式報編目產(chǎn)出完全目錄,而快報編目產(chǎn)出部分目錄。

從表1 還可以看出,2016和2017年的正式報地震目錄數(shù)量比2015年多,但震相數(shù)反而減少,這主要是2015年對測震臺網(wǎng)運行管理細則[注]中國地震局監(jiān)測預報司,2015，中震測函〔2015〕115號測震臺網(wǎng)運行管理細則(2015修訂版)。進行了修訂,新疆、四川和云南等多震省份可以只分析S-P≤25s的臺站的震相(之前要求所有臺都要分析)。

表2是統(tǒng)一正式報地震目錄按震級范圍統(tǒng)計結(jié)果。從表2 可以看出：國內(nèi)M≥0.0地震數(shù)量按震級由小到大呈遞減趨勢,這與前人提出的地震活動震級-頻度趨勢一致。M<4.0 的地震主要是國內(nèi)地震,而M≥4.0地震國外地震數(shù)量明顯比國內(nèi)的多,這主要是國外和國內(nèi)中強地震活動性差異所致,也與我國測震臺網(wǎng)對國外小地震的監(jiān)測能力不足有關(guān)；當然也產(chǎn)出了不少國外M<4.0的地震,這些地震主要是由我國邊境省中心分析產(chǎn)出的國境線附近的國外地震。地震總數(shù)在震級3.0≤M<4.0范圍內(nèi)有明顯的減少,主要是我國臺網(wǎng)對這個震級范圍的國外地震監(jiān)測能力弱所致。還可以看到有不少無震級的國外地震,這主要是一些發(fā)生在2013年9月前的極遠震,我國臺網(wǎng)只能記錄到較清晰的初至波,沒有續(xù)至波和面波用來測定ML、ΜS或MS7震級,而且用于測定體波震級mB的PP震相無法識別或能識別的臺站數(shù)量過少導致震級不穩(wěn)定。從2013年9月以后,無法測定震級的地震不再分析。

需要說明的是,目前我國臺網(wǎng)編目時測定的震級包括ML、mB、mb、ΜS、MS7等5種類型,但在地震目錄中統(tǒng)一使用發(fā)布震級M,它是根據(jù)以上5種測定震級按照ΜS、MS7、ML、mB、mb順序優(yōu)選一種而得。為了保持與速報震級的一致性,對ML震級按Μ=1.13×ML-1.08做了換算。

5.3 各臺網(wǎng)產(chǎn)出貢獻統(tǒng)計

圖 3為統(tǒng)一地震目錄產(chǎn)出按臺網(wǎng)數(shù)量統(tǒng)計柱狀圖,圖4 為統(tǒng)一正式報地震目錄數(shù)量按臺網(wǎng)貢獻比例統(tǒng)計餅圖。從圖3、圖4 可以看出,各臺網(wǎng)產(chǎn)出地震目錄數(shù)量相差很大,排在前3位的四川、云南和新疆的正式目錄數(shù)量約占全部數(shù)量的63%,而其它臺網(wǎng)的總比例為37%；其中,上海、海南、湖南、吉林、貴州等5個臺網(wǎng)占比不足0.1%,江西、江蘇、黑龍江、河南、湖北、北京、寧夏、安徽、重慶、天津、浙江、內(nèi)蒙古等12個臺網(wǎng)占比不足1%。這主要與我國地震活動西強東弱的不均性有關(guān),也反映出各臺網(wǎng)編目人員的工作量有很大差異。

圖 3 各臺網(wǎng)正式報地震目錄上報數(shù)量統(tǒng)計柱狀圖CB：國家臺網(wǎng)；BU：中國地震局地球物理研究所臺網(wǎng)；BJ：北京臺網(wǎng)；TJ：天津臺網(wǎng)；HE：河北臺；SX：山西臺網(wǎng)；NM：內(nèi)蒙臺網(wǎng)；LN：遼寧臺網(wǎng)；XJ：新疆臺網(wǎng)；HL：黑龍江臺網(wǎng)；SH：上海臺網(wǎng)；JS：江蘇臺網(wǎng)；ZJ：浙江臺網(wǎng)；AH：安徽臺網(wǎng)；FJ：福建臺網(wǎng)；JX：江西臺網(wǎng)；SD：山東臺網(wǎng)；河南臺網(wǎng)：HA；NX：寧夏臺網(wǎng)；陜西臺網(wǎng)：SN；GD：廣東臺網(wǎng)；GX：廣西臺網(wǎng)；HI：海南臺網(wǎng)；SC四川臺網(wǎng)；GS：甘肅臺網(wǎng)；YN：云南臺網(wǎng)；HN：湖南臺網(wǎng)；CQ：重慶臺網(wǎng)；HB：湖北臺網(wǎng)；XZ：西藏臺網(wǎng)；QH：青海臺網(wǎng)；GZ：貴州臺網(wǎng)；JL：吉林臺網(wǎng)

圖 4 各臺網(wǎng)正式報地震目錄上報數(shù)量占比統(tǒng)計餅圖CB：國家臺網(wǎng)；BU：中國地震局地球物理研究所臺網(wǎng)；BJ：北京臺網(wǎng)；TJ：天津臺網(wǎng)；HE：河北臺；SX：山西臺網(wǎng)；NM：內(nèi)蒙臺網(wǎng)；LN：遼寧臺網(wǎng)；XJ：新疆臺網(wǎng)；HL：黑龍江臺網(wǎng)；SH：上海臺網(wǎng)；JS：江蘇臺網(wǎng)；ZJ：浙江臺網(wǎng)；AH：安徽臺網(wǎng)；FJ：福建臺網(wǎng)；JX：江西臺網(wǎng)；SD：山東臺網(wǎng)；河南臺網(wǎng)：HA；NX：寧夏臺網(wǎng)；陜西臺網(wǎng)：SN；GD：廣東臺網(wǎng)；GX：廣西臺網(wǎng)；HI：海南臺網(wǎng)；SC四川臺網(wǎng)；GS：甘肅臺網(wǎng)；YN：云南臺網(wǎng)；HN：湖南臺網(wǎng)；CQ：重慶臺網(wǎng)；HB：湖北臺網(wǎng)；XZ：西藏臺網(wǎng)；QH：青海臺網(wǎng)；GZ：貴州臺網(wǎng)；JL：吉林臺網(wǎng)；數(shù)字代表各臺網(wǎng)上報數(shù)量占總數(shù)量的百分比

5.4 地震目錄的完整性分析

地震目錄的完整性對于地震活動和危險性分析非常重要,常用最小完整性震級Mc來評價地震目錄的完整性,即大于等于Mc的地震是100%完整的,而小于Mc的地震是不完整的(韓立波等,2012)。本文采用了“完整性震級范圍”(entire-magnitude-range,EMR)方法(Woessner et al，2005)計算最小完整性震級Mc。

EMR方法與傳統(tǒng)的基于G-R關(guān)系(Gutenberg et al，1944)的統(tǒng)計地震學方法不同,采用了分段函數(shù)分別擬合完整和非完整震級檔的震級頻度分布。其中,對于M≥Mc部分采用冪律分布,并利用最大似然法估計G-R關(guān)系中的參數(shù)a和b(Aki,1965),而對于M

(1)

式中的μ為50%概率被檢測到的相應(yīng)的震級,當M≥Mc時,q=1。σ為對應(yīng)的標準差,較大的σ對應(yīng)地震臺網(wǎng)監(jiān)測能力的快速下降。利用最大似然法對式(1)中的參數(shù)μ、σ、a和b進行估計并搜索最適合的分段模型的交接點,即Mc的數(shù)值。為評估Mc的不確定度δMc,參照Schorlemmer等(2003)和 Woessner等(2005)的做法,使用了bootstrap方法(Efron,1979；Chernick,1999)的蒙特卡羅近似來估計,并參照Chernick(1999)的做法使用了100次的重采樣次數(shù)。

使用統(tǒng)一地震編目系統(tǒng)產(chǎn)出的2009～2017年ML0.0以上地震目錄計算獲得的我國大陸地區(qū)地震目錄最小完整性震級Mc分布如圖5 所示,相應(yīng)的不確定度δMc的分布如圖6 所示。

圖 5 我國大陸地區(qū)地震目錄最小完整性震級Mc分布

圖 6 我國大陸地區(qū)地震目錄最小完整性震級Mc分布

由圖5、6可見,我國大陸大部分地區(qū)的地震目錄最小完整性震級Mc為ML2.0；部分地區(qū)Mc可達ML0.5,如首都圈、鄂豫皖交界、川滇桂粵局部、浙閩交界；部分地區(qū)Mc為ML3.5,如西藏大部分地區(qū)、內(nèi)蒙古局部地區(qū)等。

6 與“九五”期間地震編目產(chǎn)出的對比

不考慮臺站規(guī)模增加引起的監(jiān)測能力提高而導致的地震目錄數(shù)量的增加(“九五”期間全國微震編目平均月產(chǎn)出兩千余條地震目錄,國家臺網(wǎng)編目月產(chǎn)出不到千余條地震目錄)和震級下限的擴展(“九五”期間是ML2.0,目前可達到ML-0.9),與“九五”期間的地震編目相比,目前的統(tǒng)一編目有以下優(yōu)點：

一是產(chǎn)出更統(tǒng)一?！熬盼濉逼陂g的編目分為全國微震編目和國家臺網(wǎng)編目兩個分離的系列。國家中心對省中心上報的地震目錄進行統(tǒng)編,產(chǎn)出包含我國及周邊地區(qū)地震事件的全國微震目錄。國家中心利用國家臺站分析上報的震相數(shù)據(jù)產(chǎn)出包含國內(nèi)和國外較大地震(一般M3.5以上)的國家臺網(wǎng)地震目錄和觀測報告。對于國內(nèi)和我國周邊較大地震,2套地震目錄都有產(chǎn)出,但由于使用的臺站和走時表不同,結(jié)果往往不一致。而目前的統(tǒng)一編目綜合使用了上述2套目錄的數(shù)據(jù),產(chǎn)出了統(tǒng)一的一套地震目錄,對于同一個地震,只有唯一的結(jié)果。

三是產(chǎn)出內(nèi)容更豐富?！熬盼濉逼陂g的國家臺網(wǎng)編目產(chǎn)出了地震目錄和觀測報告,包含了國家臺的震相數(shù)據(jù)；而微震編目只產(chǎn)出不含震相數(shù)據(jù)的地震目錄,要想使用震相數(shù)據(jù),只能從每個省級中心報送的紙質(zhì)打印觀測報告中查找。而目前的統(tǒng)一編目不但產(chǎn)出統(tǒng)一的地震目錄,同時還產(chǎn)出了與目錄關(guān)聯(lián)的所有國家臺站和區(qū)域臺站的震相數(shù)據(jù)

7 結(jié)論與討論

通過以上分析可以看出,目前的統(tǒng)一地震編目體系雖然基本保持了“九五”期間的運行模式,即有人值守國家臺對全球地震進行單臺震相分析、省級臺網(wǎng)中心按行政區(qū)域劃分對國內(nèi)及我國周邊地區(qū)地震進行編目分析、國家臺網(wǎng)中心對國家臺站和省級臺網(wǎng)中心的分析結(jié)果進行綜合處理。但在具體環(huán)節(jié)上有所改善：一是省級臺網(wǎng)中心不但上報地震目錄,而且上報與之關(guān)聯(lián)的震相數(shù)據(jù)。二是在利用國家臺站上報的震相數(shù)據(jù)完成國家臺網(wǎng)編目后,增加了將國家臺網(wǎng)編目結(jié)果與省級臺網(wǎng)編目結(jié)果再進行統(tǒng)一編目處理的環(huán)節(jié),從而產(chǎn)出一套唯一的、完整的中國測震臺網(wǎng)地震目錄和觀測報告。此外,增加了以日為產(chǎn)出單元的快報編目和以周為產(chǎn)出單元的正式報編目的分階段編目環(huán)節(jié),使得地震編目的產(chǎn)出更加高效,更好地滿足了地震預報周會商和月會商的需要。此外,得益于我國測震臺網(wǎng)的加密,統(tǒng)一地震編目系統(tǒng)產(chǎn)出地震目錄的最小完整性震級Mc在絕大部分地區(qū)可達ML2.0。

當然,目前的統(tǒng)一地震編目體系還存在一些問題。

首先是統(tǒng)一編目規(guī)則問題。目前國家臺網(wǎng)是在國家測震臺站報送的震相數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,使用全球走時表進行定位,測定mb、mB、ML、MS和MS7等震級；省級臺網(wǎng)利用臺間距相對更小的區(qū)域臺站的觀測數(shù)據(jù)進行震相分析,使用區(qū)域走時表進行定位,主要測定ML震級。相比而言,國家臺網(wǎng)的震級結(jié)果更穩(wěn)定和可靠,而省級臺網(wǎng)的定位精度更高。理想狀態(tài)下,對于國內(nèi)及我國周邊地震,統(tǒng)一編目應(yīng)采用省級臺網(wǎng)的定位結(jié)果和國家臺網(wǎng)的震級。此外,對于多個省交界的地震,應(yīng)該使用各省分析的震相進行重新定位以提高定位精度。而目前的統(tǒng)一編目規(guī)則(即M4.0以上地震選取國家臺網(wǎng)的結(jié)果作為最終結(jié)果,M4.0以下地震按照屬地原則選取震中所在省的結(jié)果作為最終結(jié)果)在定位精度上顯然沒有達到理想狀態(tài)。隨著2016年廣東省地震局新研發(fā)的JOPENS6.0統(tǒng)一編目軟件的部署使用,這一問題將得到解決,新軟件將統(tǒng)一匯集國家臺站和省級臺網(wǎng)的震相數(shù)據(jù)并參考波形數(shù)據(jù)進行重新定位和震級測定,將顯著提高多省交界地震和國內(nèi)M4.0以上地震的定位精度。

其次是在編目工作開始階段,有些省中心誤用軟件缺省設(shè)置的華南走時表,導致深度測定很不準確,當然發(fā)現(xiàn)后及時得到糾正,但早期的地震目錄還沒有改正,目前中國地震局監(jiān)測預報司已籌劃對這部分目錄開展修正工作。

再次是編目工作工作量問題。一方面,數(shù)量眾多的國家臺站(107個)只進行單臺分析,一定程度上浪費了人力,還導致部分編目數(shù)據(jù)的質(zhì)量不高；另一方面,由于我國地震活動的不均勻性(主要分布在南北地震帶、青藏高原和天山地震帶),按省行政邊界劃分的地震編目使得多震的西部一些省份(如新疆、四川、云南等)編目工作量特別大,而東部一些省份(如上海、湖南、海南、浙江等)編目工作量相對較小。國家地震烈度速報與預警工程實施后,我國測震臺站的數(shù)量將成倍增長,中國測震臺網(wǎng)的地震監(jiān)測能力將進一步提高,地震編目的工作量也將大大增加。如何合理調(diào)配現(xiàn)有的人力資源、研發(fā)更加高效的編目技術(shù)系統(tǒng)、采取更加合理的編目運行管理模式,將是我們面臨的現(xiàn)實挑戰(zhàn)。對于國家臺站的問題,中國地震局已經(jīng)探索采用觀象臺和綜合臺的模式進行管理,屆時將把多個臺站的人員集中起來,承擔一定范圍的多個臺站的運行和編目任務(wù)。對于如何減輕多震省中心的編目工作量,中國地震局已經(jīng)開展人工智能輔助編目的研發(fā)工作。此外,也在籌劃研發(fā)協(xié)同編目工作平臺,動態(tài)分配編目工作任務(wù)。

致謝：感謝蔣長勝研究員提供地震目錄最小完整性震級Mc計算程序并給予指導。也感謝多年來一直堅守在地震編目工作第一線的同志們,正是他們默默辛勤地工作和不懈地努力,才使我國的地震編目工作達到目前的局面。