2020年自动地震速报系统结果分析

徐佳静 张建勇 支 明 徐泰然 孙 丽

（中国北京 100045 中国地震台网中心）

0 引言

根据“自动地震速报技术管理规定”（2013修订版）（中国地震局监测预报司，2013）的要求，2013年4月国家地震台网中心正式对外发布自动速报综合结果（AU），该结果由国家地震台网中心、国家地震速报备份中心、区域自动地震速报中心的自动速报结果组成。国家地震台网中心（CB）部署在中国地震台网中心，国家地震速报备份中心（GD）部署在广东。区域自动地震速报中心系统包括东北（LN）、华北（HE）、西北（SN）、西南（YN）、东南（FJ）等5大区域，分别部署在辽宁、河北、陕西、云南、福建地震台网中心（杨陈等，2010，2013，2014）。

为不断提高自动地震速报系统定位结果的准确性和震级的稳定性，本研究选取了2020 年3月1日至12月31日自动地震速报系统产出的定位结果，通过与国家地震台网中心人工速报数据进行对比，对自动地震速报定位结果进行偏差分析。

1 数据资料来源

在2020年1—12月，国家地震台网中心共完成1 063次地震正式速报，其中，国内地震640次（图1），速报平均用时580 s；国外地震423次，速报平均用时1 450 s。自动速报系统总计合成国内地震事件自动速报信息274次，其中，2.0—2.9级1次；3.0—3.9级155次；4.0—4.9级96次；5.0—5.9级19次；6.0级及以上3次。

图1 2020年1—12月我国地震震中分布Fig.1 Distribution of earthquake epicenters in China from January to December 2020

为提高自动地震速报综合结果的精度，做到既快又准，2020年2月末，国家地震台网中心对自动地震速报系统合成策略进行优化。因此，本研究仅选取了自动地震速报系统合成策略优化后的结果（即2020年3月1日至12月31日自动速报系统产出的结果），对其进行偏差分析。

2 自动速报产出结果分析

2020年3月1日至12月31日，自动地震速报系统共产出216次国内地震事件速报结果，其平均震中位置偏差为6.7 km，平均震级偏差为0.15，平均用时119 s。各单路具体情况见表1，其中，AU表示自动地震速报系统；CB表示国家地震台网中心；GD表示国家地震速报备份中心；FJ表示东南区域自动地震速报中心。

表1 2020年3—12月自动速报系统各单路产出结果Table 1 The output results of each automatic quick report system from March to December 2020

2.1 震中位置偏差

2020年3月1日至12月31日，自动地震速报系统产出的国内地震平均震中位置偏差为6.7 km，83%的地震震中位置偏差小于10 km，震中位置偏差大于10 km的事件共有36次。图2为自动地震速报系统产出的震中位置偏差大于10 km的地震分布，由图2可见，这些地震主要分布在新疆、西藏、四川、台湾地区。经分析发现，导致自动地震速报系统产出的地震震中位置偏差大于10 km的原因如下：①参与自动速报系统合成的2套系统产出的震中位置偏差均大于10 km；②参与合成的其中1套系统产出的震中位置偏差大于10 km。由原因①导致自动地震速报系统产出的地震震中位置偏差大于10 km的地震事件有14次；由原因②引起的事件有22次，占该类地震事件总数的61%。自动地震速报系统产出的地震震中位置偏差最大的事件为2020年3月8日6时58分新疆塔什库尔干4.0级地震，偏差38 km，其原因为该事件定位时所用台站的最大空隙角过大，达244°，这使得此次地震震中位置偏差较大（图3）。

图2 震中位置偏差大于10 km的地震震中分布Fig.2 The epicenter distribution of earthquakes with an epicenter deviation greater than 10 km

图3 2020年3月8日新疆塔什库尔干4.0级地震震中周边台站分布Fig.3 Distribution of stations of the Tashkurgan M 4.0 earthquake in Xinjiang on March 8,2020

综合考虑实际情况及图2、3认为，自动定位震中位置偏差较大的原因如下：①台站分布不均匀、稀疏，数量较少，如西藏部分地震（图2蓝色长方形区域）；②网缘地震，台站空隙角过大而造成定位震中误差较大，如新疆塔什库尔干地区部分地震、甘肃部分地震、台湾部分地震；③在地震发生之前很短时间内发生了1次小地震，地震波叠加导致自动拾取的震相到时存在偏差，如2020年10月8日6时41分5秒四川阿坝州理县3.2级地震震中位置偏差24 km，在31 s之前，6时40分34秒在相同位置发生了1次1.7级地震（图4）。

图4 2020年10月8日四川理县3.2级地震波形Fig.4 The seismic waveform of the magnitude 3.2 earthquake in Lixian County,Sichuan on October 8,2020

2.2 震级偏差

在2020年3月1日至12月31日，自动地震速报系统产出的国内地震平均震级偏差0.15，其中，94%的地震震级偏差小于0.3，震级偏差大于0.3的地震事件有13次。图5为自动地震速报震级偏差大于0.3的地震震中分布。自动速报震级比正式速报震级大而造成震级偏差大的地震事件有10次，其中，震级[2.0,3.0）的地震事件有6次，震级[3.0,4.0）的地震事件有4次。自动速报震级比正式速报震级小而造成震级偏差大的地震事件有3次，均为台湾地区4.0级以上地震。

图5 震级偏差大于0.3的地震震中分布Fig.5 The epicenter distribution of earthquakes with a magnitude deviation greater than 0.3

结合实际情况和震级偏差分布（图5）认为，自动定位震级偏差较大的原因为：①不同系统测量震级的方法不同，震级转换公式间存在系统偏差；②网外地震，台站分布稀疏且数量较少，如台湾地区部分地震；③系统测定的震级下限为3.0级，对于震级小于3.0的地震系统难以从波形中自动量取与振幅相对应的周期，量取周期偏大，因而造成计算的震级偏大（张会苑等，2019），如2020年5月22日广东东源2.8级地震，自动速报地震震级 3.2级；④近台面波发育的部分非天然地震事件，系统自动测定的震级偏大，这使得自动速报地震震级偏差较大，如2020年5月8日陕西府谷2.6级塌陷地震，人工正式速报震级2.6级，自动速报震级3.1级。

2.3 漏报、误报地震分析

现行地震自动速报系统发布标准为：青海、新疆、内蒙古、西藏、台湾地区4级及以上地震，国内其他地区3级及以上地震。2020年3月1日至12月31日，自动速报系统共漏报49次国内地震事件（图6），即正式速报结果达到自动速报系统发布标准，而自动速报系统未发布的国内地震事件，其中，漏报震级[3.0,4.0）地震事件20次，漏报震级[4.0,5.0）地震事件29次。

图6 漏报地震震中分布Fig.6 The distribution of underreported earthquakes

经分析发现，导致自动速报综合系统漏报的原因如下：①各套系统均未产出或只有其中1套系统产出地震参数；②自动速报综合系统合成地震参数，但由于合成的地震震级或地名未达到所在区域的发布标准。原因①导致自动速报综合系统漏报16次地震，其中，有8次地震所有自动速报系统均未产出参数，8次地震只有1套自动速报系统正常产出参数。原因②导致自动速报综合系统漏报33次地震，其中，32次地震自动速报综合系统合成的震级未达到区域发布标准，有1次地震自动速报综合系统合成的地点显示国外地震，但未达到国外地震发布标准。

结合实际情况进一步分析地震漏报的原因：①台站分布不均匀且缺少近台，如西藏地震；②网缘地震，最大空隙角较大，如2020年7月21日云南澜沧3.0级地震；③前1个较大震级地震的尾波使系统无法拾取到漏报地震震相，如2020年4月1日20时20分四川石渠5.6级地震，8 min后，4月1日20时32分石渠3.0级地震被漏报；④在漏报地震前较短时间内存在另1个地震，系统自动拾取前1个地震震相到时时，把漏报的地震事件波形误认为前1个地震事件波形的持续，系统不能识别该漏报地震的到时，如漏报的2020年 4月14日12时11分54秒新疆沙雅4.5级地震，在81 s前，12时10分33秒发生了沙雅4.4级 地震。

统计发现，2020 年3月1日至12 月31日自动速报系统未发生误报地震，这与自动速报系统在拾取到时时要求信噪比高，或与使用震相到时关联地震时要求的台站数量较多和台站分布较好有关。这些高要求在很大程度上也导致了漏报的发生，这也与自动地震速报“宁弃不误”的发布原则（杨陈等，2014）相统一。在台站分布合理、地震信号信噪比较高的情况下，系统不存在漏报现象。

3 结论与讨论

本文选取了2020 年3月1日至12 月31日自动地震速报系统产出的216次地震的定位结果，与国家地震台网中心人工速报的结果进行统计分析，得出以下主要结论。

（1）自动速报系统共产出216次国内地震事件的速报结果，其平均震中位置偏差 6.7 km，平均震级偏差0.15，平均用时119 s。

（2）自动速报地震震中位置偏差较大主要由台站分布不均匀、缺少近台、台站空隙角过大、系统自动拾取的震相误差较大等所致；自动速报地震震级偏差较大主要因为在震级转换方面算法不合理等。

（3）自动速报综合系统共漏报49次国内地震事件，未发生误报地震。漏报地震与自动速报系统在地震定位时初至到时信噪比较低、台站分布不均匀、地震的孤立性等有关。

综合以上分析结果认为，全国自动地震速报产出结果与国家地震台网中心人工速报的结果间存在一定偏差。除了通过合理地增加区域台站数量、优化各单路台网布局等方式减少漏报外，也需不断完善自动速报系统在震相识别、震级转换等方面的算法，以进一步提高全国各单路自动地震速报水平。

感谢中国地震台网中心梁建宏老师对本文的指导。