地震预警系统关键技术研究

张红才

（中国地震局工程力学研究所，哈尔滨150080）

地震预警系统关键技术研究

张红才

（中国地震局工程力学研究所，哈尔滨150080）

地震预警作为一种能够有效减轻地震灾害的新手段，已经受到了越来越多的重视，世界上多个国家和地区都已建立了各自的地震预警系统。其中，有的地震预警系统已经正式投入使用并取得了明显的减灾效果，有的还正在进行在线测试。本文即主要针对地震预警系统建设中的几个关键技术展开研究。重点对地震预警连续定位、地震震级连续测定、预警信息可靠度、预警信息发布方案等问题进行了研究，并以四川汶川地震、台湾集集地震及东日本大地震等3个大地震为例，分别对本文提出的一些方法进行验证分析。本文主要工作如下：

（1）提出了一套完整的地震预警连续定位方法。该方法对已知的少量信息进行充分运用，从单个台站触发开始即能够对可能的震中位置进行判断限定，并随着触发时间的增加对震中区域逐渐缩小，当触发台站数达到或超过3台后即可根据本文推导的公式计算得到较为准确的地震定位结果。此外，根据本文定位方法的误差分析公式也能够事先对地震定位结果的质量进行评定，有助于提高地震定位结果的准确性和可靠性。应用福建台网实际震例的测试验证结果表明，采用本文方法能够获得准确可靠的地震定位结果，同时也满足地震预警系统的高度时效性要求。

（2）通过总结分析现有的一些地震预警震级计算方法，推荐采用国际上常用的τc和Pd2种算法进行预警震级计算，利用收集到的一些地震事件数据，分别拟合得到了这2个参数与地震震级间的统计关系式。此外，作者对Pd方法进行了拓展，当台站触发后即开始对位移幅值进行连续追踪，从而实现了预警震级的持续更新。与此同时，根据位移幅值Pd还能够对峰值地面运动速度（PGV）进行持续预测。由于地震警报发布时，处于不同震中距处的各个台站中可用信息量不同，作者还分别提出了4种不同的加权组合方案计算最终震级结果。

（3）针对地震预警系统的高度准确性的要求，结合各个特征参数之间不同的特性，分别从信噪比、参数相容性、参数协调性、定位结果可靠性等几个角度，对地震预警信息的可靠程度进行判定。利用福建台网的一些实际观测数据，对本文相关可靠度检测准则进行验证，结果表明，本文方法能够有效地排除一些干扰信息的影响，有助于提高预警信息发布的可信性。

（4）借鉴日本气象厅计测烈度计算方法，并结合我国建筑结构的主要频带范围（0．3～3．0 Hz），推荐了一套完整的地震仪器烈度算法。该算法物理含义明确，能够对地震动的幅值、频谱、持时等3要素进行合理考虑，并能够对三分向地震动充分利用。采用该方法，作者推荐了一个地震仪器烈度标准，该标准也与我国现行地震烈度标准有较好的衔接和继承。以汶川地震为例对本文方法的验证结果表明，采用本文方法的仪器烈度计算结果与现场烈度调查结果有较高的符合率，充分表明了本文方法的适用性和可靠性。

（5）以福建地区为例，基于福建地区现有的地震观测台网资源，并结合该地区的地震活动性特点，研究确定了地震预警系统信息发布方案，获得了地震预警信息发布所需时间等值图等一系列图件。根据该信息发布方案，以福建地区历史地震资料和潜在震源区划分资料为依据，分别对地震预警系统在福建地区的应用效率进行评估。

（6）利用从四川汶川地震、台湾集集地震及东日本大地震等3个大地震中收集到的实际观测记录，分别对本文所提出的相关方法进行验证分析，并针对验证过程中发现的问题展开讨论。

地震预警；连续定位；震级估算；地震仪器烈度；信息可靠度

（作者电子信箱，张红才：zhanghc＠fjea．gov．cn）

P315．9；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．04．013