地震預警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

張紅才

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

地震預警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

張紅才

（中國地震局工程力學研究所，哈爾濱150080）

地震預警作為一種能夠有效減輕地震災害的新手段，已經(jīng)受到了越來越多的重視，世界上多個國家和地區(qū)都已建立了各自的地震預警系統(tǒng)。其中，有的地震預警系統(tǒng)已經(jīng)正式投入使用并取得了明顯的減災效果，有的還正在進行在線測試。本文即主要針對地震預警系統(tǒng)建設中的幾個關(guān)鍵技術(shù)展開研究。重點對地震預警連續(xù)定位、地震震級連續(xù)測定、預警信息可靠度、預警信息發(fā)布方案等問題進行了研究，并以四川汶川地震、臺灣集集地震及東日本大地震等3個大地震為例，分別對本文提出的一些方法進行驗證分析。本文主要工作如下：

（1）提出了一套完整的地震預警連續(xù)定位方法。該方法對已知的少量信息進行充分運用，從單個臺站觸發(fā)開始即能夠?qū)赡艿恼鹬形恢眠M行判斷限定，并隨著觸發(fā)時間的增加對震中區(qū)域逐漸縮小，當觸發(fā)臺站數(shù)達到或超過3臺后即可根據(jù)本文推導的公式計算得到較為準確的地震定位結(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地震定位結(jié)果的質(zhì)量進行評定，有助于提高地震定位結(jié)果的準確性和可靠性。應用福建臺網(wǎng)實際震例的測試驗證結(jié)果表明，采用本文方法能夠獲得準確可靠的地震定位結(jié)果，同時也滿足地震預警系統(tǒng)的高度時效性要求。

（2）通過總結(jié)分析現(xiàn)有的一些地震預警震級計算方法，推薦采用國際上常用的τc和Pd2種算法進行預警震級計算，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個參數(shù)與地震震級間的統(tǒng)計關(guān)系式。此外，作者對Pd方法進行了拓展，當臺站觸發(fā)后即開始對位移幅值進行連續(xù)追蹤，從而實現(xiàn)了預警震級的持續(xù)更新。與此同時，根據(jù)位移幅值Pd還能夠?qū)Ψ逯档孛孢\動速度（PGV）進行持續(xù)預測。由于地震警報發(fā)布時，處于不同震中距處的各個臺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)組合方案計算最終震級結(jié)果。

（3）針對地震預警系統(tǒng)的高度準確性的要求，結(jié)合各個特征參數(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)果可靠性等幾個角度，對地震預警信息的可靠程度進行判定。利用福建臺網(wǎng)的一些實際觀測數(shù)據(jù)，對本文相關(guān)可靠度檢測準則進行驗證，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，有助于提高預警信息發(fā)布的可信性。

（4）借鑒日本氣象廳計測烈度計算方法，并結(jié)合我國建筑結(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卣饎拥姆?、頻譜、持時等3要素進行合理考慮，并能夠?qū)θ窒虻卣饎映浞掷?。采用該方法，作者推薦了一個地震儀器烈度標準，該標準也與我國現(xiàn)行地震烈度標準有較好的銜接和繼承。以汶川地震為例對本文方法的驗證結(jié)果表明，采用本文方法的儀器烈度計算結(jié)果與現(xiàn)場烈度調(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)有的地震觀測臺網(wǎng)資源，并結(jié)合該地區(qū)的地震活動性特點，研究確定了地震預警系統(tǒng)信息發(fā)布方案，獲得了地震預警信息發(fā)布所需時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)，分別對地震預警系統(tǒng)在福建地區(qū)的應用效率進行評估。

（6）利用從四川汶川地震、臺灣集集地震及東日本大地震等3個大地震中收集到的實際觀測記錄，分別對本文所提出的相關(guān)方法進行驗證分析，并針對驗證過程中發(fā)現(xiàn)的問題展開討論。

地震預警；連續(xù)定位；震級估算；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