廣東 “十五”數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)地震監(jiān)測(cè)能力分析

陳貴美，康 英，楊 選

（廣東省地震局，廣東 廣州 510070）

廣東 “十五”數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)地震監(jiān)測(cè)能力分析

陳貴美，康 英，楊 選

（廣東省地震局，廣東 廣州 510070）

根據(jù)廣東地震臺(tái)網(wǎng)的記錄，對(duì)所屬臺(tái)站在實(shí)現(xiàn)和廣東省及鄰省臺(tái)網(wǎng)數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)與共享后的監(jiān)測(cè)能力和定位能力進(jìn)行了評(píng)估，討論了影響臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力的因素，說(shuō)明實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享后，擴(kuò)大了臺(tái)網(wǎng)地震的監(jiān)控范圍，提高了網(wǎng)緣地震的處理能力。

地震臺(tái)網(wǎng)；監(jiān)測(cè)能力；廣東地區(qū)

引言

地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)控能力是指臺(tái)網(wǎng)能測(cè)定地震發(fā)生的震源位置、發(fā)震時(shí)刻和震級(jí)大小等基本參數(shù)，并滿足一定精度條件下監(jiān)測(cè)地震范圍的能力，臺(tái)網(wǎng)的定位精度和監(jiān)控范圍，主要取決于臺(tái)基、觀測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)靈敏度、儀器的動(dòng)態(tài)范圍、臺(tái)網(wǎng)密度及臺(tái)網(wǎng)的合理布局等因素［1］。廣東省地震臺(tái)網(wǎng)經(jīng)過(guò)“十五”數(shù)字化改造建設(shè)，于2007年10月通過(guò)中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司組織的測(cè)試和驗(yàn)收。整個(gè)臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行迄今已近三年，分析其監(jiān)測(cè)地震的能力及存在哪些問(wèn)題，對(duì)正確評(píng)價(jià)整個(gè)臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)質(zhì)量，正確使用臺(tái)網(wǎng)產(chǎn)出的地震目錄、觀測(cè)報(bào)告、地震波形數(shù)據(jù)資料等有實(shí)際意義。

1 地震臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)有所屬臺(tái)站和聯(lián)網(wǎng)臺(tái)站列表及分布圖

“十五”廣東數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)有44個(gè)測(cè)震臺(tái)站，包括5個(gè)國(guó)家數(shù)字臺(tái)、39個(gè)區(qū)域數(shù)字臺(tái)及1個(gè)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心。共享本省地方臺(tái)網(wǎng)及鄰省臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站46個(gè)（地方臺(tái)網(wǎng)6個(gè)、海南5個(gè)、廣西12個(gè)、湖南4個(gè)、福建11個(gè)和江西8個(gè)）。表1和表2分別表示了“十五”廣東地震臺(tái)網(wǎng)所屬臺(tái)站和加入本省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站的位置列表。圖1顯示了廣東地震臺(tái)網(wǎng)“十五”所用的地震臺(tái)站的分布。

圖1 廣東省地震臺(tái)網(wǎng)“十五”地震臺(tái)站所屬臺(tái)及共享臺(tái)的分布圖Fig.1 Location of stations of Guangdong earthquake network and shared stations

表1 “十五”廣東地震臺(tái)網(wǎng)所屬臺(tái)站Table 1 Stations of Guangdong “Tenth five-year” digital earthquake network

（續(xù)表 1）

表2 地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站Table 2 Stations of local network and adjacent province

（續(xù)表 2）

2 廣東數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站環(huán)境噪聲計(jì)算

臺(tái)站地震監(jiān)測(cè)能力主要取決于臺(tái)站背景噪聲水平、地球介質(zhì)對(duì)地震波的吸收衰減、地震計(jì)檢測(cè)范圍和數(shù)據(jù)采集器的性能技術(shù)指標(biāo)等，按《地震臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境技術(shù)要求》 (GB/T 19531.1～19531.4―2004)規(guī)定的數(shù)據(jù)分析處理方法，在臺(tái)網(wǎng)投入試運(yùn)行使用后,用臺(tái)站記錄的波形數(shù)據(jù)，對(duì)廣東測(cè)震臺(tái)網(wǎng)所有臺(tái)站進(jìn)行了臺(tái)站環(huán)境噪聲的計(jì)算，并給出了各子臺(tái)的動(dòng)態(tài)范圍。除少量臺(tái)站由于完整性或別的特殊原因外，基本上都是采用連續(xù)48 h的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)各臺(tái)站按小時(shí)計(jì)算噪聲功率譜密度 (PSD)，并由PSD計(jì)算在1～20 Hz范圍內(nèi)的rms值，取48 h的平均，以三分向的最大值作為該臺(tái)站的環(huán)境地噪聲值，見(jiàn)表3。

從表3結(jié)果得出：本臺(tái)網(wǎng)44個(gè)臺(tái)站中，臺(tái)站環(huán)境噪聲水平級(jí)別為Ⅰ級(jí)的有4個(gè)，為少數(shù)；大部分為Ⅱ級(jí)，有29個(gè)；其次為Ⅲ級(jí)，有11個(gè)臺(tái)。

3 廣東數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力估算

由近震震級(jí)計(jì)算公式

表3 廣東測(cè)震臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站環(huán)境地噪聲計(jì)算情T(mén)able 3 Environment noise calculation of Guangdong digital earthquake network

式中Aμ為兩水平向最大地動(dòng)位移算術(shù)平均值,R(Δ)代表量規(guī)函數(shù);C代表臺(tái)基校正值，這里可不考慮臺(tái)基校正值，取C=0［2］。

選擇各地震臺(tái)所記錄的寬帶噪聲數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去均值,去傾向等必要的預(yù)處理后；再對(duì)寬帶地震數(shù)據(jù)進(jìn)行短周期濾波（一般為5～10 Hz）,突出近震信號(hào)的優(yōu)勢(shì)頻帶。再根據(jù)地震儀器的靈敏度把地震數(shù)據(jù)的COUNT值轉(zhuǎn)換成純地動(dòng)位移,并計(jì)算出各臺(tái)站背景噪聲平均地動(dòng)位移值。

當(dāng)近震震相Pg波幅度比背景噪聲幅度大2～3倍時(shí),Pg波震相可清晰辨認(rèn),當(dāng)Sg波幅度是Pg波幅度的2～3倍時(shí),可清晰辨認(rèn)Sg波震相［3］。根據(jù)臺(tái)站分布和臺(tái)站臺(tái)基靜態(tài)噪聲值計(jì)算臺(tái)網(wǎng)理論監(jiān)測(cè)能力，選取的最大面波振幅值與平均噪聲水平的比值為6時(shí)取系統(tǒng)觀測(cè)的最低下限地動(dòng)速度，利用震級(jí)計(jì)算公式求出量規(guī)函數(shù)值R（Δ），通過(guò)R（Δ）可求出單臺(tái)在不同震中距可觀測(cè)到的最小地震震級(jí)，以四個(gè)以上臺(tái)站同時(shí)對(duì)同一地震可監(jiān)測(cè)為標(biāo)準(zhǔn)，確定臺(tái)網(wǎng)對(duì)同一震級(jí)的監(jiān)測(cè)范圍。

4 廣東地震臺(tái)網(wǎng)所屬臺(tái)站及聯(lián)網(wǎng)后的地震監(jiān)測(cè)能力估算情況

根據(jù)以上原則,估算了廣東地震臺(tái)網(wǎng)所屬地震臺(tái)站及加入本省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站后的理論有效監(jiān)測(cè)能力，其結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。

圖2 廣東地震臺(tái)網(wǎng)所屬地震臺(tái)站ML1.7～3.5監(jiān)測(cè)能力圖Fig.2 The monitor ability map of stations of Guangdong earthquake network

圖3 加入本省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站的地震臺(tái)網(wǎng)ML1.1～3.5監(jiān)測(cè)能力圖Fig.3 The monitor ability map of stations of Guangdong earthquake network and adjacent province

對(duì)比圖2與圖3，不難看出，加入廣東省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站后，廣東地震臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能力明顯地提高了。

最大ML=3.5級(jí)地震的定位能力從未聯(lián)網(wǎng)時(shí)的在N：18°～27°，E：107°～120°左右，共享數(shù)據(jù)后增加至N：16°～29°，E：106°～122°左右；監(jiān)測(cè)小震的能力也提高了，未聯(lián)網(wǎng)時(shí)臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)震級(jí)ML=2.3的范圍在N：21°～24°，E：110°～117.5°左右，聯(lián)網(wǎng)后的臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)震級(jí)ML=2.3 的最小范圍在 N：19°～20°，E：108°～118°左右。

廣東地震臺(tái)網(wǎng)未聯(lián)網(wǎng)時(shí)可監(jiān)測(cè)廣東省大部分地區(qū)發(fā)生的ML2.3級(jí)以上地震，新豐江水庫(kù)區(qū)發(fā)生的ML1.4級(jí)以上地震（圖2）；共享本省地方及鄰省臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站后，擴(kuò)大了臺(tái)網(wǎng)ML2.3級(jí)以上地震的監(jiān)控范圍，監(jiān)測(cè)新豐江水庫(kù)區(qū)的最小震級(jí)也下降了，由聯(lián)網(wǎng)前的ML1.4下降到ML1.1級(jí)（圖3）；同一區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)緣地震，由聯(lián)網(wǎng)前ML3.5級(jí)，下降到聯(lián)網(wǎng)后的ML2.7，同時(shí)將絕大多數(shù)網(wǎng)緣地震變成了網(wǎng)內(nèi)地震，提高了網(wǎng)緣地震的處理能力。

5 結(jié)論

廣東“十五”數(shù)字臺(tái)網(wǎng)各數(shù)字臺(tái)址背景噪聲地動(dòng)有效速度值在（1～40）E-08 m/s范圍內(nèi),基本符合規(guī)范要求,監(jiān)測(cè)能力和監(jiān)測(cè)范圍基本上達(dá)到“十五”數(shù)字臺(tái)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo),即全省監(jiān)測(cè)下限達(dá)ML2.0、新豐江水庫(kù)監(jiān)測(cè)下限為ML1.0。

在分析計(jì)算過(guò)程中，考慮加入本省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站后，廣東地震臺(tái)網(wǎng)定位能力明顯加強(qiáng)。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)于ML=3.5的近震,加入本省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站后的地震臺(tái)網(wǎng)的定位能力比未加入時(shí)的臺(tái)網(wǎng)在緯度上多4°左右，經(jīng)度上要多3°左右；在ML≤2.3地震的控制圈內(nèi)，共享其他臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)控能力也明顯比未共享時(shí)的監(jiān)控能力范圍要大；監(jiān)測(cè)新豐江水庫(kù)區(qū)的地震震級(jí)下限也下降了（由聯(lián)網(wǎng)前的ML1.4下降到聯(lián)網(wǎng)后的ML1.1級(jí)）；大大加強(qiáng)了網(wǎng)緣地震小震的監(jiān)測(cè)能力，同一區(qū)域內(nèi)，由聯(lián)網(wǎng)前的ML3.5級(jí)下降到聯(lián)網(wǎng)后的ML2.7級(jí)，同時(shí)將絕大多數(shù)網(wǎng)緣地震變成了網(wǎng)內(nèi)地震。也就是說(shuō),通過(guò)本省地方臺(tái)網(wǎng)和鄰省臺(tái)網(wǎng)的地震臺(tái)站的數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，將有力地幫助廣東地震臺(tái)網(wǎng)擴(kuò)大其定位能力和檢測(cè)能力,可見(jiàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，它的定位能力可以覆蓋廣東整個(gè)地區(qū),而檢測(cè)能力可以覆蓋全國(guó)大部分地區(qū)。

［1］中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.數(shù)字地震觀測(cè)技術(shù)［M］.北京：地震出版社，2003.

［2］趙建和.“九五”區(qū)域數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)［M］.合肥：安徽大學(xué)出版社，2004.

［3］姚宏，陳鑫，黃樹(shù)生，等.龍灘水電工程數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力檢驗(yàn)［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，2008,29 （4）：62-66.

［4］張有林，戚浩，王燚坤，等.安徽省地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力和監(jiān)控范圍估算［J］.地震地磁觀測(cè)與研究，2005,26 （6）：56-59.

The Monitor Ability of Guangdong “Tenth five-year” Digital Earthquake Network

CHEN Guimei， KANG Ying，YANG Xuan

(Earthquake Administration of Guang Dong Province， Guangzhou 510070， China)

Based on the records of Guangdong earthquake network,the paper evaluated the abilities of monitor,locating of sharing data of earthquake network containing local stations and other stations in adjacent province.Then,the paper discussed the influence factors of monitor.Results show that sharing data enlarge the monitor range and improve the processing ability of network.

Seismic network;Monitoring ability;Guangdong Region

P315.780.1

A

1001-8662（2011）03-0070-08

2011-04-11

陳貴美，女，1969年生，工程師.主要從事地震監(jiān)測(cè)工作.E-mail:cgm@gddsn.org.cn.