地震预警中实时地震动预测技术初步研究

发布时间：2020-08-09 16:26

【摘要】：地震预警是一种切实有效的防灾减灾技术,为了提高地震预警系统在应对大震、异地多震、多次破裂地震等复杂地震时的时效性、准确性、稳健性,本文基于日本学者Hoshiba等人提出的新的预警思路,利用实时地震动预测进行地震预警。本文地震预警方法不需要计算和估计任何震源信息,包括震源位置、震级大小、发震时间等,这就避免了在应对大地震的地震预警中出现震级饱和的现象,以及在地震定位、震级估算、由衰减模型计算预测烈度过程中的误差及误差累积问题,也为地震预警系统在应对异地多震、多次破裂的复杂地震时的误报漏报问题的解决提供了新的思路。本文方法利用实时地震观测数据,首先在空间域做插值计算,并基于模型误差和观测误差对预测地震动和观测地震动进行权重分配,在时间域利用数据同化技术(Data Assimilation)连续实时修正,最终得到精确模拟的实时地震动场,再由精确模拟的实时地震动场利用基于辐射传输理论(Radiative Transfer Theory)的蒙特卡洛方法(Monte Carlo method)模拟地震波的传播和衰减的过程,并根据波动模拟过程计算和估计预警目标区域可能出现的最大的地面震动强度,最终经过阈值判断并发布预警警报,整个过程实时在线并不断更新。本文基于上述的预警过程,主要开展以下几个方面的工作:(1)实现了基于实时地震动预测的地震预警方法在真实历史震例中的模拟应用。本文在充分研究数据同化技术(DA)、辐射传输理论(RTT)和蒙特卡洛方法(MC)的基础上,以“3.11”地震为例,研究不同地方地震预警警报发布阈值等规定的条件下实现了利用本文方法的预警模拟。(2)提出了基于实时地震动预测的地震预警技术的优化模型。为了将本文方法应用于我国,本文对新型数字地震预警方法在数据同化技术中引入对台站均匀程度要求较低的反距离插值方法,改善了方法的适用性。并从模型空间划分、波动能量模拟粒子数量等方面做出了研究与改进,并详细分析了各种不同因素对于新型预警方法在准确性、时效性、稳健性等多方面的影响,最终确定了本文方法的优化模型。(3)论证了基于实时地震动预测的地震预警技术在系统应用中应对网内地震、网外地震、复杂多震等不同类型地震时的具体预警效果。本文方法能够有效应对网内网外地震,但在应对网外地震时时效性较弱,本文方法尤其适合于复杂多震,在应对复杂多震时的稳定高效,具有较强的优势。(4)探索了本文方法中地震预警技术与烈度速报技术的融合。根据本文方法的应用操作特点,我们在地震预警模拟的过程中还得到了计算模型区域的烈度分布图,可为灾害应急提供系统性的信息服务。
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P315.7
【图文】：

中国地震局工程力学研究所硕士学位论文预警系统熟有效的地震预警系统应该有可靠的地震信息处理系统、预标区快速响应系统组成。世界上许多国家和地区已经建成用，包括美国、日本、意大利、土耳其、墨西哥、罗马尼亚福建等。对于世界上大多数现行的地震预警系统来说，从预分为三类：异地预警方式（Regional warning）、现地预警复合预警方式（Hybridwarning）(马强，2008)。简单来说，目标区之外的地区的台站记录地震波数据信息，通过科学

地震动预测方法地震动预测方法键技术在应对类似 3.11 地震时出现的一，提出了一种区别于其他地震预警方法的，通过应用数据同化技术对当前地震动场后，对其后每个时刻的波动场通过地震波数值模拟预测。其中关于地震震源位置和过程类似于气象学中的数值天气预报，故（numerical shake prediction）。

[ ] （2-9）2-9）式中， 、 分别代表第 个台站所位于的网格元素的观测误差和模型误差标准差。 则代表两个台站观测误差之间的关联性。 { ， (2-10)2-5）式中， 为 × 阶矩阵，计算过程如下所示: (2-11)刻：14:46:41 …… 14:47:01 …… 14:47:21…… 14:47:41……图 2-4.数据同化后的实时地震动场示意图

【参考文献】

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本文编号：2787369