• ISSN 2097-1893
  • CN 10-1855/P

2018年  49卷  第4期

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地震预测评估方法(一)
J. D. Zechar, 张盛峰, 陈时军, 吕春来
2018, 49(4): 303-320. doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201804001
摘要:
地震预测是地球科学有待解决的最重要问题之一。过去的10年间,地震预测研究重新得到重视,目前地震可预测性的试验在全球范围内开展。就这些试验而论,与预测评估有关的一些极其重要的问题有:详细的试验说明书、使用成功的量度,以及恰当的参考模型的选取。本文我们对这些问题逐一进行论述,并重点讨论前瞻性地震预测的检验。
我们考察一般类型的地震预报,其预报格式可用二元表示。也就是说,对于任意给定的时空间隔,我们可推断给定震级尺度的地震是否发生。这种设定允许我们进行确定性预报和概率性预报的检验,并比较二者的结果。此外,这种检验因为实质上是许多"是"或"否"的累加,所以容易被人们所理解。作为二元性能的量度及其广泛可用性的介绍,我们考察了前兆逆向追踪法,即一种近来旨在预报破坏性地震的地震预测算法。我们介绍并分析了几种测量预测性能的方法,但是前兆逆向追踪试验结果可能还不稳定,因为到目前为止所发生的地震数量少。
针对3项10年尺度地震活动性预报,即相对强度、图像信息和美国国家地震灾害区划图的试验,我们介绍由Molchan图得到的成功量度的"校验区技能分数"方法。利用这种试验并应用统计假设检验的方法,我们说明了选取适宜的参考模型的重要性,并表明增加模型的复杂性未必在预测效能上获得显著改善。
在说明了将校验区技能分数用作效能的量值之后,我们较为详细地讨论其统计学性质以及相关的计算程序。根据这项工作以及以前的试验成果,我们用校验区技能分数探索区域地震活动性的演化并优化了简单预报模型。
地震预警参数τpmaxcPd在四川地区快速震级估计中的应用
H. J. Li, J. J. Zhang, Y. L. Tang, 李鸿杰, 张建经
2018, 49(4): 321-336. doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201804002
摘要:
为控制和减轻四川省龙门山断裂带地区的潜在地震威胁,建立一套适用并服务于该地区地震预警系统的震级估计模型显得尤为重要。本文利用2008年汶川地震(MW7.9)主、余震和2013年芦山地震(MW6.6)主、余震P波初期部分的信息,研究了最大卓越周期(τpmax)、特征周期(τc)和峰值地动位移(Pd)三个预警参数与地震震级的相关性,并建立了对应的震级估计模型。然后将基于四川地区数据所建立的模型与前人所研究的基于其他地区数据所建立的模型进行比较、分析和评价。结果表明,τpmax参数与所选数据库地震震级呈现分段相关,分别为4.0~6.0级和6.0~8.0级;而τc参数在所选数据库整段震级范围内呈现明显的相关,且没有出现震级饱和现象,但是该参数的拟合回归线斜率略低于其他地区;而Pd参数与震级在4.0~6.0级的相关性最好,对于大震级却出现了较为明显的震级饱和现象。值得注意的是,通过增大时窗或缩窄滤波频带可以在一定程度上改善震级饱和现象,但是拟合回归线斜率会有所减小,不同参数所表现出来的差异性以及与其他区域模型的差异应与龙门山断裂带地区的区域特性有关。本研究为我国四川省地震预警系统中震级估计模型的建立提供了参考。
2016年日本熊本地震预警:现行系统的性能评估和日本气象厅的下一步举措
Y. Kodera, J. Saitou, N. Hayashimoto, S. Adachi, M. Morimoto, Y. Nishimae, M. Hoshiba, 周昱辰, 李山有, 许忠淮
2018, 49(4): 337-351. doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201804003
摘要:
2016年4月14日,日本熊本县和大分县发生一系列地震,称为熊本地震序列,这是一次地震活跃性极强的地震序列。日本气象厅(JMA)地震预警系统自2007年运行以来,经历了数次大地震。在4月14日至19日的熊本地震序列中,该系统对19次地震事件发出警报。本文分析了地震预警系统在发出警报或观测到强震动时的性能。结果表明,该系统在熊本地震序列最具破坏性的地震中依旧展现了卓越的性能。此外,在4月14日至30日期间,该系统未曾遗漏或严重低估任何大地震的强震动。然而在四种情况下,该系统会因为在短距离内发生的小地震,而发出估计震级高于实际震级的警报,这意味着仅根据到时分类触发数据仍存在问题。本文还模拟了日本气象厅计划用于解决多个地震同时发生的预测烈度高估问题的集成粒子滤波(IPF)方法,和用于解决大破裂地震的预测烈度低估问题的局部无阻尼运动传播(PLUM)方法。IPF方法采用了根据速度振幅分类触发数据、根据未到达数据确定震源的方法。模拟结果表明,该方法针对多次地震同时发生的高估结果最小化非常有效。PLUM方法囊括了额外的地震仪,模拟结果表明,PLUM方法能够比当前系统更快地对破坏性内陆地震发出预警。
去除冰层对P波响应的影响来计算地壳和上地幔波速结构:以南极洲地震研究为例
J. H. Graw, S. E. Hansen, C. A. Langston, B. A. Young, A. Mostafanejad, Y. Park, 李翠平, 唐茂云, 张天中
2018, 49(4): 352-368. doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201804004
摘要:
极地环境下进行标准的P波接收函数分析是非常困难的,因为厚厚的冰层里面的多次反射信号往往会掩盖来自深地下结构的P-S转换波,并增加背景噪声水平,显著降低数据的信噪比。本文提出了另外一种冰盖之下地下结构成像方法。我们利用P波响应向下延拓和波场分解来获取不受冰层影响的上行、下行P波和S波波场势函数。在某一参考深度波形分解得到的上行P波波场,可以用来计算冰层厚度。这个简单的步骤可以使迭代反演过程中不必模拟冰层效应,同时也可加快向下延拓所需的整体波速分析。上行S波通过标准反演方法模拟,即采用最小二乘法得到自由表面的接收函数。为了验证我们的设想,本文检验了南极洲数据网中的数据资料,同时也对比了之前通过P波和S波接收函数以及体波或面波层析成像分析的结果。该方法很好地去除了冰层的影响,同时建立了模拟地壳和上地幔结构的数据库。模型解给出了地壳厚度以及地壳和上地幔剪切波平均波速。电子补充测量数据图,反褶积采用的垂向分量叠加,以及产生的垂向、径向和切向传递函数
里奥格兰德裂谷南部地壳结构的地球物理约束
L. E. Thompson, A. A. Velasco, A. Zamora, M. Hussein, 张晓曼, 余庆坤, 赵小艳
2018, 49(4): 369-384. doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201804005
摘要:
里奥格兰德裂谷仍有地质活动发生的证据,主要有第四纪断层作用、地震活动和裂谷低速扩张。利用绘制的地壳厚度与地震波速比所生成的约束地壳模型横剖面,来突出里奥格兰德裂谷南部的区域扩张。计算了147个台站的接收函数和它们的叠加,使用的数据包括地球透镜计划美国台阵移动阵列、以前收集的美国西南部数据,并使用克里金插值方法对地壳和速度结果进行了插值。再将上述接收函数结果作为反演密度剖面的一个约束条件,得到了一个新的、优化的重力反演方法。最终,得到了约束地壳模型。该模型显示里奥格兰德裂谷南部地区存在浅层莫霍面(30km),此结果比前人得到的要厚。在盆岭区,里奥格兰德裂谷西部地壳分层,接近大平原的里奥格兰德裂谷东部存在较厚的地壳,且伴有密度大的低速层。我们也发现特拉华盆地表现出显著的地球物理异常,其原因可能是该盆地存在厚的饱和沉积物。考虑到其他研究中并没有发现该区域有深部地幔异常,本文提出裂谷可能是上地幔小尺度对流的结果,并得出里奥格兰德裂谷处于盆岭区和大平原的最小边界处,也可能是板块俯冲的终点。
2017年9月19日普埃布拉-莫雷洛斯地震墨西哥城倒塌建筑物初步统计
F. Galvis, E. Miranda, P. Heresi, H. Dávalos, J. R. Silos, 孙楚津, 陈波
2018, 49(4): 385-396. doi: 10.16738/j.cnki.issn.1003-3238.201804006
摘要:
2017年9月19日,距墨西哥城约120km处发生了MW7.1的中源正断层地震。地震造成了墨西哥城46幢结构物的倒塌并导致219人死亡。这是自1985年9月19日MS8.1地震以来墨西哥城所遭受的最强地震。本文是对倒塌建筑物特征的初步研究。研究显示,大多数倒塌建筑物不足10层且主要位于1987年墨西哥城建筑规范小区划的Ⅲa区和Ⅲb区,其特征是软粘土沉积物总厚度介于25~40m之间,振动卓越周期介于1~2s之间。研究还显示,尽管与1985年的地震情况相比,受灾最严重的地区和建筑物高度有所不同,但倒塌建筑物的特征仍有许多相似之处。与1985年地震类似,多数倒塌建筑物的抗侧力体系由钢筋混凝土板-柱体系构成。倒塌主要发生在1985年前建成的建筑物中,此外,57%的倒塌建筑具有柔层。板-柱抗侧力体系和柔层都早已被认定为建筑抗震的薄弱环节。这凸显了或许发布法令以来对位于墨西哥城古湖床的已有建筑物进行评估或抗震升级是必要的,具有这些特征的建筑物将在未来地震中可能存在倒塌的危险。