矩震级及其计算

简要叙述地震震级概念的提出及其历史发展。文中指出,矩震级MW是目前量度地震大小最理想的物理量。与传统上使用的其他震级标度相比,矩震级不会饱和,对于所有地震,无论大小、深浅,无论使用远场、近场地震波资料,大地测量和地质资料中的何种资料,均可测量矩震级,并能与熟知的震级标度如面波震级MS相衔接。矩震级是一个均匀的震级标度,适于震级范围很宽的统计。矩震级是国际地震学界选定的首选震级,负责向公众发布地震信息的部门优先采用的发布的震级。文中介绍了计算矩震级所用的公式,详细解说了具体的计算步骤,分析了由于采用的计算矩震级公式的不同,采取的具体的数值计算步骤的不同引起的问题以及解决这些问题的相关的规定。

基于卷积神经网络的预警震级分段估算方法

针对地震预警震级估算问题,提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的震级分段估算方法,该方法以单台站的P波初至后3 s时间的波形作为输入,输出结果为地震波形所属的震级区段(大地震,近震震级M_(L)≥5.0;小地震,M_(L)<5.0).如果波形属于大地震区段,直接发出警报;如果波形属于小地震区段,再进行具体震级的估算.对于震级区段估算,CNN模型的准确率可达98.04%.根据震级估算参数τ_(c)和P_(d)估算的小地震震级平均绝对误差(mean absolute error,MAE)分别为0.20和0.31.结果表明,预警震级分段估算方法可以准确预警大地震,减少大地震漏报率;同时使得小地震震级估算结果更为准确.

云南地震台网震级对比研究

利用云南地震台网记录的云南及其周边地区2000~2017年的宽频带数字地震资料,按照新的震级国家标准《地震震级的规定》(GB17740-2017)的测定方法,使用同一套软件,对地方性震级ML、面波震级MS、宽频带面波震级MS(BB)、短周期体波震级mb、宽频带体波震级mB(BB)和矩震级MW重新进行人工测量。并分别用一般线性回归和正交回归方法,对不同震级之间的关系进行对比,给出它们之间的经验关系式。研究结果表明:(1)当M<4.5时,各种震级之间相差不大,使用地方性震级ML可以较好地表示地震的大小,也能够更加充分地反映区域特性;当4.5≤M<8.0时,宽频带面波震级MS(BB)和矩震级MW均能较好地表示地震的大小,但矩震级MW的测定需要一定时间,因此在速报工作和大震应急中,可以使用MS(BB)表示地震的大小;MS(BB)的测定方法与国际接轨,消除0.2的震级偏差。(2)对于面波震级MS和宽频带面波震级MS(BB),由于面波测量的位置、计算公式和量归函数不同,MS比MS(BB)系统偏高0.2左右;短周期体波震级mb较宽频带体波震级mB(BB)整体偏小0.2左右,主要区别在于仿真模式。(3)宽频带面波震级MS(BB)和宽频带体波震级mB(BB)均在垂直向原始宽频带记录上直接测定,取消波形仿真环节,另外,相比测定mB(BB)震中距要求大于5度,许多台站被限制,MS(BB)更利于区域台网测定。(4)当3.5≤ML≤6.5时,ML较MW整体偏大;MS≥3.5时,MS也较MW整体偏大,且均随着震级增加,偏差值呈上升趋势。(5)当M≥8.0时,面波震级出现饱和现象,使用矩震级MW表示M≥8.0地震的大小。

多种震级及其巧妙之处

震级是对地震大小的量度。在地震活动性分析等实际的工作中,人们通常认为“一个地震只有一个震级”。很多人会有这样的疑惑:为何使用多种震级?震级为何不能统一?在地震监测工作中,为何震级之间不能相互转换?为何同一地震的不同震级会有差别?多种震级该如何使用?本文讲述了震级的测定原理、震级的巧妙之处,并对上述等11个问题进行讨论,以便于科研人员和管理人员在实际工作中,准确地测定震级,正确地使用震级。

地震的震级

简要介绍了地方性震级ML、体波震级mb、面波震级MS和矩震级MW的定义及其测定方法,分析了它们的优点和缺点,并对震级饱和效应及其产生的原因作了介绍和解释。文章指出,矩震级是一个表征地震绝对大小的量,它与地震震源的物理过程直接关联,不会饱和;与传统上使用的其他震级标度相比,矩震级具有明显的优点,是当今国际地震学界推荐优先使用的震级标度。

如何正确使用地震的震级

震级是表示地震自身大小的一个量,是地震的基本参数之一,正确使用震级,对于科学研究、地震预报、地震应急等工作至关重要.本文从震级的发展过程、震级的单色性、震级统一的不可行性、震级转换的危害性、震级优选的科学性等方面,论述了震级的使用方法,以便技术人员和管理人员在实际工作中能够正确地使用地震的震级.

乌加河地震台面波震级偏差分析

选取乌加河地震台2021年9月至2022年12月记录的全球570个4.0≤M_(S)≤7.9地震事件,重新测定面波震级,与中国地震台网中心发布的地震目录进行对比分析,统计发现,乌加河地震台面波震级偏大,二者平均震级偏差为-0.134。分析震级偏差与震级、震中距、方位角的关系,发现震级范围在M_(S) 4.0—4.9的地震,震级偏差较大;60°≤Δ<105°为震中距最优区间,震级偏差最小;在NW方位,震级偏差最大,在NE方位,震级偏差最小。

根河地震台、海拉尔地震台面波震级偏差分析

选取海拉尔地震台、根河地震台均记录到的2022年MS≥5.5且波形清晰的156个地震事件,分别比较海拉尔地震台、根河地震台测定的面波震级MS与中国地震台网中心正式目录的面波震级MS之间的震级偏差,分析震级、震中距与面波震级偏差间的关系。结果表明,海拉尔地震台面波震级偏差较大,较中国地震台网中心正式目录的面波震级偏小约0.35级;根河地震台面波震级偏差较小,较中国地震台网中心正式目录的面波震级偏小0.01级。海拉尔地震台震级为6.6—7.0级时震级偏差最小,而根河地震台震级偏差随震级的增大而增大。2个台震级偏差均随震中距的增大而增大。

麻城地震台远震体波震级偏差分析

收集整理麻城地震台记录完整的203个远震事件,按照新的震级国家标准GB17740-2017,测定短周期体波震级mb及宽频带体波震级mB(BB),与全球矩心矩张量项目(GCMT)中提供的矩震级MW进行对比,计算震级偏差,并分析震级偏差与震级、震中距、震源深度及震中方位角之间的关系。结果表明:麻城地震台单台测定的mB(BB)震级与MW震级的吻合程度更高,受各种因素影响相对较小,映震能力相对较强。

IASPEI宽频带面波震级与传统面波震级的对比

应用IASPEI新推荐的宽频带面波震级M_S（BB）标准,选取云南数字地震台网记录到的2000~2011年云南及周边地区4.0级以上的433个地震事件为研究对象,测定其宽频带面波震级M_S（BB）,同时也重新测定面波震级M_S,并采用线性回归和正交回归方法,对M_S（BB）与M_S进行对比分析研究,得到了它们之间的回归关系式。结果表明：M_S比M_S（BB）系统偏高,当震级较大时,二者之间差别也偏大。

云南地区近震震级与面波震级转换关系研究

利用云南地区数字地震台站记录的云南及周边地区2000 ～2011年4.0级以上可同时测定近震震级ML和面波震级Ms的433个地震波形数据,将速度数据进行仿真,即近震震级ML在仿真短周期地震仪DD-1记录上测定,面波震级Ms在仿真中长周期地震仪SK记录上测定,对全部人工重新测定的ML和Ms,采用线性回归和正交回归方法,得到了它们之间的转换关系式.结果表明,自20世纪70年代使用至今的公式Ms=1.13ML-1.08与云南地区实际情况存在系统偏差,已不适用于云南地区.考虑到区域差异,认为采用关系式Ms=1.13ML-0.86作为新的转换关系更合理适用.同时,对云南地震台网和国家地震台网都有记录的地震数据进行对比,发现云南台网和国家台网测定的绝大多数地震ML差值为-0.2 ～0.4,差值为0.2的地震数量最多;Ms差值为-0.4～0.2,差值为-0.2的地震数量最多.

基于地震P波初至2 s功率信息的高速铁路地震预警系统快速震级估算方法

震级估算是高速铁路地震预警系统的关键技术参数,更加快速、准确的震级估算模型能够更好地保障人民的生命财产安全。利用日本K-net强震动数据,建立基于地震P波到达后携带功率信息的地震动衰减模型并用于震级估算,并将本文算法与传统算法对比。结果表明,在1~5 s的时间窗下,模型的震级估算误差均明显小于传统的方法,且小震高估现象也明显改善;随着时窗长度的增加,模型的震级估算误差及标准差也逐渐降低,实现率也逐步提升,在1 s的时窗长度下,模型的单台震级估算实现率满足规范要求;对7级以下地震,模型的震级估算实现率可在地震P波到达1 s后满足规范要求;对7级以上地震,模型的震级估算实现率可以在地震P波到达2 s后满足规范要求。

长宁—昭通页岩气示范区小微地震地方性震级测定

利用长宁—昭通页岩气示范区高密度宽频带流动地震台阵观测资料,基于LOCFLOW流程,获得了2021年4—10月的108727个震级介于-0.1~5.2之间的地震事件精定位目录.鉴于LOCFLOW内置算法测量的震级与中国地震台网中心发布震级之间存在系统偏差,根据里克特震级的定义,分别基于参考震级校正和考虑台基校正的量规函数参数拟合反演两种方法,建立了适用于研究区的地方性震级公式.反演获得的量规函数能够更加准确地反映四川盆地南部研究区小微地震的振幅衰减特征,并获得研究区小微地震更加准确的地方性震级,可应用于页岩气开发区震级-频度关系等与震级相关的研究.

高频GPS监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估

为了进一步研究2020年阿拉斯加矩震级(MW)7.8地震同震形变获取及震级预估,提出一种高频全球定位系统(GPS)监测的阿拉斯加地震同震形变与震级预估方法:利用双差动态定位方法处理震中周边9个高频GPS测站数据,并解算得到这些测站的三维位移波形;最后获取此次地震引起的同震形变并对震级结果进行预估分析。结果表明,近场GPS测站位移波形变化幅度显著,波动幅度变化不仅受震中距的影响,也可能受破裂断层、地震波传播路径及场地效应等的影响;距震中最近的AC12测站水平地面峰值位移约为40 cm,永久水平位移约为24 cm,垂向抬升约30.6 cm,震中140 km范围内的GPS测站均能够监测到量值大于1 cm的永久水平形变,330 km范围内的GPS测站能够监测到毫米级以上的永久水平形变,除AC12测站与AC45测站外,此次地震造成其余测站明显的永久沉降。这些结果反映出此次地震的震源特征表现为逆冲性质,也可为后续的研究工作提供参考;利用这些高频GPS地面峰值位移(PGD)预估此次地震的震级为7.78,与实际震级基本一致,表明利用高频GPS数据进行强震震级快速预估的可靠性。

新的震级国家标准的技术要点与主要特点

新的震级国家标准《地震震级的规定》(GB17740—2017)是一个国家强制性标准,已于2017年5月12日由国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会发布。本文介绍了震级国家标准修订的必要性,以及新的震级国家标准的主要内容、技术要点和主要特点,以便于在实际工作中能更好地应用。

如何正确使用新的震级国家标准

震级的使用规定是新的震级国家标准《地震震级的规定》(GB17740—2017)的重要内容。为便于广大技术人员和管理人员在实际工作中更好地理解和执行该标准,本文从震级的科学应用和社会应用2个方面详细介绍震级的使用规定。

使用P波快速测定国家台网大震标准震级

本文针对国家台网速报面波震级测定时间偏长和中深源地震震级速报有一定偏差的问题,采用IASPEI推荐的宽频带体波震级mB及宽频带P波矩震级MWP对2009—2013年国家台网地震速报的大震进行了对比分析。对于经过转换成MW后的mB和MWP震级来说,其结果均与我国速报地震发布的震级M有一定的偏差,一般表现为偏小。其中,对于6.0—6.9级地震,mB偏差相对较小,但离散度相对较大(整体偏差要比平均偏差大不少);对于7.0—7.9级地震,MWP偏差相对较小;而对于8.0级以上地震,由于震级饱和等原因,mB偏差较大,但MWP偏差相对较小,一般主要表现为偏小。总体来说,MW(MWP)的稳定性要比MW(mB)更好一些(线性回归的相关系数更大,标准误差更小)。对于综合mB和MWP震级来说,由于采取分段平均的方法,结果的稳定性有了一定的提高,但较大地震仍以偏小为主,如果在综合震级MP上加0.2,则可以得出与M震级较为接近的结果。通过MW(mB)、MW(MWP)、MP(M)、M与MW(GCMT)的对比,可以验证综合标准震级MP(M)和国家台网速报震级M具备一定的可信度,而MP(M)可作为P波快速测定的震级,所以用MP(M)作为大震速报初报震级,在某种程度上是可行的。

内蒙古东部地区面波震级与近震震级转换关系

基于震级残差统计、线性回归和正交回归方法,选取2008年至2016年3月内蒙古测震台网记录的内蒙古东部地区地震观测报告和波形事件,确立该区量规函数,建立近震震级与面波震级间的转换关系。研究表明,HLH、HLR和AGL等5个台站震级偏差较大,可能由地震台站场地响应衰减或放大、台基风化等造成;全国量规函数仅在140 km<Δ≤280 km时适用于内蒙古东部地区;采用正交回归方法(OR)得到古东部地区M_(S东部)=0.99M_L-0.12。

基于机器学习和迁移学习的地震预警震级估计

震级估计是地震预警的重要环节之一。快速且可靠的震级估计可以为地震预警系统提供有效的地震预警信息。传统的地震预警震级估计方法主要利用从P波信号中提取单一的特征建立震级估计经验预测方程,且震级估计误差较大。为了提高地震预警震级估计的可靠性以及探索机器学习方法在中国川滇地区地震预警震级估计的可行性,基于日本K-NET台网记录的强震动数据建立用于震级估计的机器学习预训练模型(CRnet-M),CRnet-M模型结合了卷积神经网络和循环神经网络;结合迁移学习和中国川滇地区的强震动数据,对预训练的CRnet-M模型进行微调和训练,进而建立了用于中国川滇地区的震级估计模型(TLCRnet-M)。研究结果表明:对于日本的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法相比,预训练的CRnet-M模型有更小的震级估计误差,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比达到了86.89%;对于川滇地区的测试数据集,在P波触发后3 s,和传统的地震预警震级估计方法以及未使用迁移学习的CRnet-M模型相比,使用迁移学习的TLCRnet-M模型提高了震级估计的可靠性,且绝对误差在0~0.5震级单位范围内的百分比为76.25%。方法在一定程度上提高了地震预警震级估计的可靠性,且对于地震预警系统有一定意义。

关于震级标度的讨论

就震级标度的一些议题提出看法,包括震级的国家标准、多种震级标度的存在、"全覆盖"震级、不同震级标度的换算、震级的校准等。文中还对改善震级测定工作提出了建议。