單臺(tái)測(cè)定中強(qiáng)震震級(jí)偏差的修正方法

樊 冬, 崔東華

(1.安徽省淮北地震臺(tái), 安徽 淮北 235000； 2.天津財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生院, 天津 河西 300222)

單臺(tái)測(cè)定中強(qiáng)震震級(jí)偏差的修正方法

樊 冬1, 崔東華2

(1.安徽省淮北地震臺(tái), 安徽 淮北 235000； 2.天津財(cái)經(jīng)大學(xué)研究生院, 天津 河西 300222)

選取淮北地震臺(tái)(簡(jiǎn)稱淮北臺(tái))測(cè)定中強(qiáng)震面波震級(jí)編目MS4.5及以上震例為樣本，以中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心(簡(jiǎn)稱CENC)的震級(jí)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)，新定義“二維震級(jí)修正法”對(duì)淮北臺(tái)震級(jí)進(jìn)行修正，分析結(jié)論顯示“二維震級(jí)修正”效果顯著，且易于操作，對(duì)提高單臺(tái)速報(bào)和編目震級(jí)的準(zhǔn)確性具有現(xiàn)實(shí)意義。

中強(qiáng)震，面波震級(jí)，震級(jí)偏差，二維震級(jí)修正

0 引言

我們?cè)谌粘５卣鸨O(jiān)測(cè)工作中發(fā)現(xiàn)，由于單臺(tái)定位的局限性，同一臺(tái)網(wǎng)內(nèi)的不同臺(tái)站，對(duì)同一地震震級(jí)參數(shù)的測(cè)定結(jié)果常出現(xiàn)較為顯著的差異。震后正式發(fā)布的地震參數(shù)是由多個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的平均值得到的，單臺(tái)測(cè)定的震級(jí)由于受各種因素的影響存在著比較大的偏差，震級(jí)偏差的大小直接影響資料的使用及臺(tái)站的速報(bào)質(zhì)量，所以單臺(tái)測(cè)定的震級(jí)往往需要進(jìn)行校正[2]。由于震源性質(zhì)、介質(zhì)影響、接收站臺(tái)基、觀測(cè)儀器、震相和定位方法選擇等因素，都可能造成地震震級(jí)測(cè)定的偏差[1]。目前一些地震工作者對(duì)單臺(tái)震級(jí)偏差修正的相關(guān)研究，多是從震中距、方位角、震源性質(zhì)等這些因素角度，對(duì)單臺(tái)震級(jí)偏差進(jìn)行因素分析，在數(shù)理分析上研究顯得不夠深入[2-6]。筆者在吸取這些不足后，定義二維震級(jí)修正法，分析結(jié)果顯示該方法效果顯著，易于操作，實(shí)用性強(qiáng)。

1 觀測(cè)概況與資料選取

淮北臺(tái)地處蘇魯豫皖交界的淮北市，距離郯廬斷裂帶西側(cè)約120公里，周邊地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，承擔(dān)著監(jiān)控蘇、魯、豫、皖交界地區(qū)震情任務(wù)?；幢迸_(tái)觀測(cè)為KS-2000地震計(jì)，該設(shè)備體積小、集成程度高、密封性能好，在-20℃～60℃條件下均能正常工作，在50 Hz～100 s頻帶間有良好的幅頻特性，靈敏度標(biāo)稱值為2 000 V/(m/s)[7]。文中選取淮北臺(tái)2010年01月到2012年06月累計(jì)30個(gè)月的編目資料，并選取相同時(shí)段內(nèi)CENC公布的MS4.5及以上編目資料，得到有效震例數(shù)453個(gè)。為方便描述，將符號(hào)預(yù)作如下說(shuō)明：定義MT為臺(tái)測(cè)震級(jí)，表示淮北臺(tái)編目面波震級(jí)，定義MC為CENC震級(jí)，表示CENC發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)M，μ表示MT對(duì)MC的偏差，M′表示MT的修正值，μ′表示M′對(duì)MC的偏差，按照四舍五入數(shù)據(jù)修約法則，將震級(jí)參數(shù)M和震級(jí)偏差參數(shù)μ保留小數(shù)點(diǎn)后一位有效數(shù)字。

由上述相關(guān)符號(hào)定義及說(shuō)明知：

μ=MT-MC

(1)

μ′=M′-MC

(2)

2 單臺(tái)震級(jí)偏差的修正方法

2.1 一元線性回歸修正

計(jì)算MT與MC的線性相關(guān)系數(shù)為0.925，說(shuō)明兩者之間有極強(qiáng)的線性相關(guān)性，由此可以建立兩者之間的線性回歸方程。以MT為橫坐標(biāo)，以MC為縱坐標(biāo)，作散點(diǎn)圖1如下。

圖1 MT與MC的線性相關(guān)性

以標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)MC為因變量，以臺(tái)測(cè)震級(jí)MT為自變量進(jìn)入一元線性回歸模型，計(jì)算得表1，由此建立了MC關(guān)于MT的回歸方程式(4)?；貧w模型的顯著性檢驗(yàn)表明，在給定5%置信水平下，模型的F統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)和回歸系數(shù)t統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)都能順利通過(guò)檢驗(yàn)，說(shuō)明由式(5)所建立的震級(jí)修正模型是顯著的。

表1 MT與MC的回歸系數(shù)表

由此知CENC標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)與臺(tái)測(cè)震級(jí)之間的一元線性回歸關(guān)系為

MC=0.897MT+0.774

(4)

(5)

2.2 二維震級(jí)修正

(6)

例如：表中(4.6,4.9)組合下數(shù)據(jù)“-0.2(10)”，即是表示該組合震例數(shù)有10例，相應(yīng)的二維震級(jí)修正值為4.6-(-0.2)=4.8級(jí)；表中(6.0,6.2)組合下數(shù)據(jù)“0.2(35)”，即是表示該組合下的震例數(shù)有35例，相應(yīng)的二維震級(jí)修正值為6.0-0.2=5.8級(jí)。

表2 淮北臺(tái)的二維震級(jí)修正表

3 震級(jí)修正前后對(duì)比分析

3.1 修正前后的震級(jí)偏差對(duì)比

a 修正前震級(jí)偏差

b 一元線性回歸修正后震級(jí)偏差

c 二維震級(jí)修正后震級(jí)偏差

3.2 修正前后的震級(jí)對(duì)比

4 震級(jí)修正效果檢驗(yàn)

a 修正前臺(tái)測(cè)震級(jí)頻率分布

b CENC標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)頻率分布

c 一元線性回歸修正后震級(jí)頻率分布

d 二維震級(jí)修正后震級(jí)頻率分布

a 修正效果震級(jí)驗(yàn)證

b 修正效果偏差驗(yàn)證

5 結(jié)論

由上述分析可以得到如下結(jié)論， 修正后的震級(jí)偏差變化范圍進(jìn)一步縮小，修正后的單臺(tái)震級(jí)系統(tǒng)性偏小情況得到顯著改善， 且修正后的偏差均值都可視為零，修正后的震級(jí)偏差向零偏差進(jìn)一步集中，零偏差附近的震例樣本數(shù)增多，二維震級(jí)修正法效果較一元線性回歸法效果更顯著，修正后的震級(jí)波動(dòng)幅度更小， 震級(jí)修正效果檢驗(yàn)可知，二維震級(jí)修正法得到的單臺(tái)震級(jí)修正值更理想，與 CENC 標(biāo)準(zhǔn)震級(jí)更為一致。在對(duì)單臺(tái)震級(jí)進(jìn)行一元線性回歸修正的基礎(chǔ)上， 編制的單臺(tái)二維震級(jí)修正表，對(duì)單臺(tái)測(cè)定的中強(qiáng)震面波震級(jí)進(jìn)行修正，該方法也易于實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單，對(duì)提高臺(tái)站速報(bào)和編目震級(jí)的準(zhǔn)確性具有積極的意義。

[1]李惠智.關(guān)于震級(jí)誤差成因的初步分析[J].高原地震，2009，21(2):46-47.

[2]孟彩菊，趙春華，靳玉貞.2011 年 7 月.太原基準(zhǔn)地震臺(tái)數(shù)字地震儀震級(jí)偏差分析及校正[J]. 山西地震，2011(3):25-28.

[3]王慶民.單臺(tái)測(cè)定Mb和MS震級(jí)與CENC測(cè)定震級(jí)偏差分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2006，27(S):102-107.

[4]周瓊，曹志磊，胡蓮芝，等.蒙城數(shù)字地震臺(tái)記錄面波震級(jí)的初步對(duì)比[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2008，29(5)：32-35.

[5]劉陽(yáng)，周玲，周雯，等.瓊中地震臺(tái)計(jì)算震級(jí)與中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心測(cè)算震級(jí)差異的探討[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2010，31(1):25-28.

[6]祝怡紅，曹志磊，蔣世清.單臺(tái)Mb和MS震級(jí)與CENC震級(jí)偏差分析[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2011，32(1)：20-24.

[7]趙建和,張學(xué)應(yīng).Geotech 寬頻帶數(shù)字地震觀測(cè)系統(tǒng)原理及應(yīng)用[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2004，25(S)：21-27.

The Method of Revision Single seismic station Moderate-strong earthquake Magnitude’s deviation

FAN Dong1, CUI Dong-hua2

(1.Huaibei Seismic station of Anhui Province,Huaibei 235000,china;
2.Tianjin University of Finance and Economics Graduate Department,Tianjin 300222, china)

This paper edited and corrected theMS4.5 and above moderate-strong earthquake’ s surface wave magnitude of Huaibei seismic station(for short Huaibei station), contrast with the China Earthquake Netwok Center(for short CENC) magnitude parameter by a standard. Define the method of Two-dimensional revision of magnitude, comparative analysis of the two revision methods, we concluded that the method of T wo-dimensional revision of magnitude is remarkable and effectable.

Moderate-strong earthquake; Surface wave magnitude;Earthquak magnitude deviation; T wo-dimensional revision of magnitude

10.3969/j.issn.1003-1375.2014.03.010

2014-01-08

安徽省地震局科研合同制項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：201226)

樊冬(1985—)，安徽泗縣，本科，助理工程師，主要從事地震監(jiān)測(cè)、形變觀測(cè)與研究工作.E-mail:1312723090@qq.com.

A

1003-1375(2014)03-0045-05