面向首都圈地區(qū)的地震早期預(yù)警技術(shù)初步研究.pdf

1、隨著世界范圍城市化進(jìn)程的加快,地震對生命財(cái)產(chǎn)造成越來越大的危害,而地震的發(fā)生往往難以被有效預(yù)報(bào)。為了降低地震帶來的災(zāi)害,地震早期預(yù)警系統(tǒng)是較為有效的地震減災(zāi)方法。國際上已經(jīng)有許多國家投入這項(xiàng)工作中,如美國的ElarmS系統(tǒng),日本的“緊急地震速報(bào)”系統(tǒng),和我國臺灣省的快速地震信息發(fā)布系統(tǒng)(RTD),福建省的實(shí)時(shí)速報(bào)系統(tǒng)也在朝著這個(gè)方向努力。
　　 首都圈地區(qū)(38.5-41.5 N,113.5-120E)地處華北北部,城市密集,是

2、國家政治文化中心和主要經(jīng)濟(jì)區(qū)帶。從地震活動(dòng)性看,首都圈地區(qū)并非強(qiáng)震高發(fā)地帶,但是歷史上也曾經(jīng)發(fā)生過損失巨大的強(qiáng)烈地震。同時(shí),由于該地區(qū)所具有的政治上的特殊性以及經(jīng)濟(jì)上的核心地位,即使一些破壞性較低的地震也會引起社會較大的關(guān)注,因此有必要在該地區(qū)建立一套面向普通地震同時(shí)兼顧強(qiáng)震的地震早期預(yù)警系統(tǒng)。首都圈數(shù)字遙測臺網(wǎng)布設(shè)111個(gè)地震臺站,包括46個(gè)寬頻帶地震臺站,5個(gè)甚寬帶地震臺站,60個(gè)短周期地震臺站,已經(jīng)具備了建立地震早期預(yù)警系統(tǒng)研究的

3、基礎(chǔ)條件。但如何將國際上成熟的理論和技術(shù)引入到首都圈的預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)中還需要大量的工作要做。因此,進(jìn)行符合首都圈地區(qū)特征的地震預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究迫在眉睫。
　　 首都圈地區(qū)并沒有我國臺灣地區(qū)、日本、美國加州等地那么密集的觀測儀器,另外,布設(shè)的儀器不僅有寬頻帶地震儀,而且有半數(shù)以上的短周期地震儀,這就給地震早期預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)增加了難度。為此,本文使用臺灣CWB提供的1999年臺灣集集地震的強(qiáng)震儀記錄進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,在一定程度上

4、,短周期地震記錄P波前3秒可用來估計(jì)地震的震級,并且用地震波形參數(shù)Pd估計(jì)震級的方法對更高的震級才會出現(xiàn)飽和,好于用τc估計(jì)震級的方法,而且采用頻率域補(bǔ)償?shù)霓k法可以減少短周期紀(jì)錄估計(jì)震級時(shí)的飽和現(xiàn)象,從而將短周期地震儀有效應(yīng)用在地震早期預(yù)警系統(tǒng)中。
　　 在地震早期預(yù)警系統(tǒng)中,地震波形參數(shù)測定(如τc和Pd)是一個(gè)重要的問題,關(guān)系到地震震級的快速估計(jì)及預(yù)警信息的及時(shí)發(fā)布?？紤]到首都圈臺站布設(shè)狀況和臺網(wǎng)數(shù)字化后地震事件分布情況,建

5、立了首都圈地區(qū)地震波形參數(shù)τc和Pd與地震最終震級M的對應(yīng)關(guān)系。該對應(yīng)關(guān)系可用于正在建設(shè)的首都圈地震早期預(yù)警系統(tǒng)中。
　　 地震預(yù)警中另一個(gè)值得關(guān)注的問題是時(shí)間問題,預(yù)警系統(tǒng)處理地震信號的快慢關(guān)系到能否在主要地面運(yùn)動(dòng)到來之前為要保護(hù)的地點(diǎn)提供有效及時(shí)的預(yù)警信號。首都圈地區(qū)地震早期預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)是基于首都圈數(shù)字遙測地震臺網(wǎng)基礎(chǔ)上的,對臺網(wǎng)中臺站布設(shè)情況進(jìn)行評估是預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)中必不可少的一環(huán)。為了優(yōu)化首都圈數(shù)字遙測地震臺網(wǎng),提高預(yù)警能