日本东北地区太平洋近海地震震级更改的理由*

上野 宽八木勇治

1）日本气象厅

2）筑波大学

日本东北地区太平洋近海地震震级更改的理由*

上野 宽1）八木勇治2）

1）日本气象厅

2）筑波大学

2011年3月11日发生的日本东北地区太平洋近海地震震级（M）最终被确定为9.0，其中共变更过3次。即：Mj7.9（2011年3月11日，14：49公布）→Mj8.4（2011年3月11日，16：00公布）→MW8.8（2011年3月11日，17：30公布）→MW9.0（2011年3月13日，12：55公布）。

最初发布的M 7.9和M 8.4称为气象厅震级（Mj）值，M 8.8和M 9.0是矩震级（MW）值。

气象厅震级是利用日本各地观测到的地震波的最大振幅，进行距离衰减效应修正后确定的。气象厅以往采用的是固有周期5～6 s的地震仪的最大振幅，由于过去90年间采用一贯的方法进行计算，所以，具有可与过去发生的地震的M进行比较的优点。另外，用最大振幅求震级，速报性也较高，而且也有与地震动造成的灾害的相关性好的优点。但是，越是规模大的地震越具有缓慢悠长持续滑动的特点，会出现周期很长的地震波。采用气象厅的地震仪就有不能准确捕捉这种周期长的地震波振幅的缺点。为此，一旦地震规模过大（大约M 8.5以上），气象厅的震级就会出现到顶的问题。

另一方面，可以采用包括长周期地震波在内的所有地震波形，根据发生地震的断层运动的强度（与断层大小×断层走滑成比例的量）算出矩震级。矩震级可以根据最终的断层运动的规模求得，所以，具有M不会到顶而能应对特大地震的优点。同时，由于还需要进行地震波解析，所以，当规模大破坏过程复杂时，要迅速且高精度计算还有一定的困难。

通常情况下，气象厅为了判定海啸发生和快速传达信息，会立即求出气象厅震级，作为速报值发布。在计算速报值方面，从速报观点出发，只是使用有限的地震观测点的数据。速报发布一段时间后，再采用更多的地震观测点的数据，计算气象厅震级，作为暂定值发布。

在这次东北地区太平洋近海地震时，为了迅速发布海啸警报等，采用从地震发生到2分半时间的最大振幅，求得气象厅震级为7.9，于2011年3月11日14时49分首先作为速报值发布（图1）。这次地震是一次断层破裂持续时间达3分之久的超巨大地震，地震发生后约2分半期间，是在距震源较近的观测点观测到的最大振幅，但距震源较远的观测点还没有观测到最大振幅。为此，当加上全部观测点的最大振幅数据，再次计算气象厅震级时，就变成8.4了。

如前所述，特大地震时，气象厅震级会到顶，不能对地震规模做出准确评价。通常，也同时计算矩震级，但用于计算矩震级的日本宽频带地震观测点的数据，几乎都超过量程，无法计算。于是，就采用世界的观测点数据进行解析。气象厅通常计算矩震级的周期带是83～333 s。按照这个条件，矩震级便定为8.8了（图2a）。

图1 气象厅震级计算采用的日本国内的地震波形图（位移波形），各观测点的最大振幅通过格式化成为固定值

图2 用于计算矩震级的海外地震波形图（位移波形），表示出可以比较的两个波形的最大振幅。即便是同一地点，也由于关注的周期不同，地震波形及振幅也有差异

另一方面，由于求断层运动时对地球构造的假定、断层模式的设定、使用地震波周期的原因，震级的大小会有0.1～0.2左右的变化。由于这次地震规模大，分析时更关注更长的周期波（周期200～1000 s，图2b），于是，矩震级便定为9.0了，地震发生后的第3天，将它作为最终值发布。

我们也许会认为一个地震只有一个震级，但是，用根据地震波最大振幅求震级的方法和根据断层运动规模求震级的方法，就会出现值的变化。还有，即便用同一方法，用于计算的数据长度或各种假设等原因，值也会发生变化。往往越是特大地震，震级值有越容易变化的倾向，要想了解与特大地震规模有关的特征时，必须在理解各个地震震级性质的基础上，关注有关的信息。

译自：日本地震学会広報紙なゐふる，2011年7月，第86期：6-7

原题：M 7.9→M 9更新の理由

（北京市地震局 彭岩 译；卢振恒 校）

（译者电子信箱，彭岩：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

D；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.002

2011-12-05。