基于中国强震动数据的PhaseNet网络捡拾P波到时研究

快速和准确捡拾地震P波到时是地震预警技术的基础工作之一。PhaseNet等U形网络已在“谛听”测震数据集上取得良好的震相捡拾结果,旨在提升处理M L3.0以下的地震的能力。目前针对有限中国强震动数据的震相捡拾研究较少,地震预警主要是针对处理M L3.0以上的地震。该研究以在地震预警中快速和准确捡拾地震P波到时为目的,直接迁移和构建PhaseNet的衍生网络,探究利用有限中国强震动数据重训的网络模型是否具有良好的捡拾P波表现。研究结果表明:PhaseNet及其衍生网络模型的精确度、召回率、F 1分数、捡拾误差均值(μ)和标准差(δ)约为0.942、0.930、0.937、-20 ms和200 ms左右,具有良好的捡拾P波到时精度和泛化性能;此外,PhaseNet及其衍生网络在高信噪比条件下捡拾效果良好,但对于低信噪比数据的捡拾效果仍有待提升。

基于地震P波双参数阈值的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法

以提升高速铁路地震紧急处置的时效性并满足有效性要求为目标,研究基于地震P波卓越周期τc阈值和最大竖向位移Pd阈值的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法。利用日本K-net强震数据,分别统计P波触发后1,2,3s时间窗下τc与震级M的线性关系和Pd与地震加速度PGA的线性关系,基于这2种统计关系计算得到P波3个时间窗下震级M=6时对应的τc的阈值和PGA=40cm·s-2时对应的Pd的阈值,在此基础上,建立高速铁路Ⅰ级地震警报"4等级预测方法",明确等级3为达到高速铁路Ⅰ级地震警报的预测标准。采用2016年4月14日熊本6.5级地震时九州新干线沿线K-net强震台站的数据,分析"4等级预测方法"的有效性与时效性。结果表明:该方法可以在最接近震源的KMM006台站P波触发后1s准确地预测出Ⅰ级地震警报,并较九州新干线脱轨时刻和气象厅紧急地震速报发布时刻分别提前了3.34和4.84s,能够满足高速铁路地震监测预警系统发展的需要。

一种基于地震早期辐射P波能量的高速铁路Ⅰ级地震警报预测方法

以准确、快速预测高速铁路Ⅰ级地震警报为目标,提出了一种基于地震早期辐射P波能量的四水准预测40 cm/s2方法。该方法利用日本K-net强震数据,基于能够表征地震破裂辐射能量的地震动参数速度平方积分IV2(Squared Velocity Integral)与加速度峰值PGA(Peak Ground Acceleration)的线性统计关系,通过P波段IV2对应的Ⅰ级地震警报阈值预测PGA是否能够达到40 cm/s^2。同时,引入能够稳定估计震级M的参数特征周期τ_c,以P波段τc的阈值表征大震级事件,以此体现震级对预测结果的影响。基于IV2阈值与τ_c阈值,建立了四水准预测Ⅰ级地震警报的方法模型。利用2016年4月14日熊本6. 5级(Mj)地震中日本九州新干线沿线K-net台站数据,进行了Ⅰ级地震警报的准确性与时效性分析,结果表明,该方法可以在距离震中最近的台站P波触发后1秒预测出Ⅰ级地震警报,并较九州新干线脱轨时刻和气象厅紧急地震速报发布时刻分别提前了3. 34 s和4. 84 s。

2016年11月13日新西兰Mw7.8地震强震动记录分析

2016年11月13日新西兰南岛凯库拉地区发生了M_w7.8级地震,新西兰GeoNet共计222个台站记录到高质量的强震动记录,通过对这些记录的数据处理并计算加速度反应谱及傅里叶谱,以此研究此次强震动的幅值分布及特征分析和谱分析;强震动记录幅值分布方向性显著,断层破裂正向尤为明显;与NGA-BA08和NZ06强地面运动预测方程进行对比,整体趋势符合强地面运动预测模型,但针对此次地震,NGA-BA08模型预测效果优于NZ06模型;谱加速度衰减程度随断层距的增加而缓慢、随周期的增加而减小。此次地震的强震动记录受断层破裂方向的影响较大,近断层区域PGA值较高主要受最大滑动集中区的影响,而该区域处于人烟稀少的山区,因此此次地震虽然震级较大且震源浅,但所导致的灾害较轻。