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地震预警系统在福建“十五”、“十一五”台网下应用

来源:论文联盟  作者:于培青 [字体: ]

地震预警系统在福建“十五”、“十一五”台网下应用

地震预警是在真实的地震发生后,利用地震监测台网实时获取地震波形,利用地震P波传播速度大于破坏性S 波和面波,以及电磁波传播速度远远大于地震波波速的原理,在尽可能短的时间内使用先前获得少量地震信息,估算地震基本参数(震源位置、发震时间、地震震级)、估计预警目标区地震动和破坏程度以及破坏性地震波到达时间,进而抢在破坏性地震波到达预警目标区之前,对可能破坏区域发出地震警报,以便启动地震应急控制系统、以消除各种直接或者间接的灾害威胁。
  目前,国际上已经建设了多套地震预警系统,如墨西哥、日本、美国, 我国台湾、土耳其、罗马尼亚、意大利、希腊、葡萄牙等。其中墨西哥SAS系统和日本紧急地震速报预警系统分别于1993年8月和2007年10月开始面向公众发布地震预警信息,已对多个地震发出了警报,取得减灾实效,部分系统仍处于测试阶段。 [1-3]。
  福建省地震局历时3年,研发出一套地震预警系统。并在福建与首都圈示范运行。本文针对地震预警系统在不同台网条件下的应用做测试对比研究。
  1 福建“十五”、“十一五”台网状况及数据
  福建“十五”测震台网,由41个测震台站组成,采用SDH传输协议,平均网络延时2.1s。“十一五”测震台网由85个测震台组成。新建设的44个台站的网络传输协议改用MSTP,平均网络延时1.4s。通过加建测震台站,台站的平均间距从54km降到了31km。东部沿海密集区域则为20km左右。台站分布情况如图1。
  收集到福建省2003年2月-2012年11月间发生于福建省区域内及周边地区的107个ML3.0级以上历史地震事件,“十五台网91个” ,本文由论文联盟http://www.LWlm.cOM收集整理“十一五”16个,震中分布如图2。
  2 在线运行情况分析
  地震预警离线测试结果显示“十五”台网91个地震,发布81个,发布率89.01%;“十一五”台网16个地震,发布14个,发布率87.50%。共漏报12个。
  “十五"台网下共发布81个,定位结果平均误差为14.07±14.73km;其中有共80个40km以内,占98.8%;最大偏差为101.1km;”十一五"台网下共发布14个,定位结果平均误差为3.57±8.20km;100%位于40km以内;最大偏差为31.7km。分布如图3。
  “十五"台网预警震级与编目震级结果对比,平均偏差为0.3±0.59个震级单位,其中有29个事件的震级误差介于±0.50个震级单位之间,占发布测试震例的35.80%,74个事件的震级误差介于±1.0个震级单位之间;2个偏差较大;”十一五"台网震级平均偏差为0.23±0.58个震级单位;其中有6个事件的震级误差介于±0.50个震级单位之间,占发布测试震例的42.87%;11个事件的震级误差介于±1.0个震级单位之间。分布如图4:
  “十五"台网地震预警发布信息距首台触发平均需时为8.94±3.12s,其中68个事件的预警首报在首台触发后10s(包括10s)之内发布,占全部测试事件的83.95%,78个位于首台触发后15秒以内,占发布震例的96.30%,最大用时21.2秒;”十一五"台网发布平均需时为6.75±4.20s,其中12个事件的预警首报在首台触发后10s(包括10s)之内发布,占全部测试事件的85.71%,13个位于首台触发后15秒以内,占发布震例的92.86%,最大用时16.4秒。分布如图5。
  3 异常结果分析
  2007年12月10日6时12分48秒浙江庆元县ML3.2级地震,震中东经119.08北纬27.58,地震预警定位结果与地震目录偏差101.1km,该地震事件波形图如图6.
  误差偏大的原因是NAP台在震前有一个脉冲式似标定波形,导致震相提前15秒到达,该震相参与定位,导致定位震中靠近NAP台。该问题通过对标定波形的特定标识进行设置和判别后,即可不再发生。
  此次地震预警试验,漏报12个。漏报地震分布图如图12。其中网缘6个,网内6个。漏报原因有三种:一是波形质量差,导致震相识别困难或者错误,漏报6个;二是双震,由于后一地震P波被覆盖,导致漏报2个;三是不满足发布条件,由于震级估算偏低,不满足预警设置标准,漏报4个。
  4 总结
  选择107个历史地震事件进行试验,地震预警软件的测试结果表明,地震预警软件地震定位结果与编目结果间的差异较小,能够满足地震预警的实际需要,但是“十一五”台网下的定位效果和震级估算效果明显好于“十五”台网。“十五”台网能够在首台触发后8-15秒发出第一次警报,“十一五”台网条件下地震预警系统在首台触发后5-10秒发出第一次警报;说明在台间距更小的“十一五”台网条件下,地震預警系统的准确性和时效性能够得到更好的保证。
  地震预警系统估算震级结果具备一定的精度,基本满足地震预警的需求,因为统计震级参数选取的事件存在局限性,导致小震级的离散性相对偏高,因此地震预警震级估算公式需要进一步改进和完善;软件处理速度基本能够充分满足地震预警系统的时效性要求。对于双震这类非人为干扰事件,地震预警系统还需要做更多的研究和改进。

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