国家预警工程综合地震波形分析系统设计与实现

随着国家地震烈度速报和预警工程的建设,中国测震站网的监测能力获得大幅提升,对于地震编目业务的要求也随之提升,传统的编目产品已无法满足新形势下的业务需求,用于支撑全国地震编目业务的系统亟需升级换代。本文介绍了国家预警工程软件系统之一的综合地震波形分析系统,通过对系统概况、功能实现、关键技术和业务应用等详细介绍,阐述该系统如何用于支撑国家预警工程建成后的全国新编目业务。大数据和人工智能技术飞速发展的时代将为该系统及其产出的编目产品提供更加广阔的发展和应用空间。

国家测震台网中心强震动数据处理系统的设计与实现

为满足国家测震台网海量强震动观测数据的处理时效性、格式标准化、产品丰富度等需求,开发了兼容多类强震动观测站点且具备数据快速汇集、处理及归档等功能的强震动数据处理系统。该系统提供地震波形人机交互数据预处理界面,对加速度记录进行预处理,进一步分析预处理后的加速度事件波形数据,计算得到地震动各项参数,包括峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、峰值位移(PGD)、仪器烈度、持时、傅氏谱、反应谱和三联谱等,可以导出地震元数据、地震记录波形,对各类数据进行归档存储。该系统具有平台统一性、功能集成性、数据完备性等特点,有效提升了日常数据处理和管理能力,能在地震应急、震害评估和科学研究中发挥实效。

国家地震速报灾备中心技术系统介绍

灾备中心作为我国地震速报业务功能备份中心,主要承担我国地震速报业务的功能备份和全国测震数据实时转发服务。本文介绍了国家地震速报灾备中心平台的技术构成、业务数据库系统、承载业务功能及流程等情况,对平台的技术特点和功能特性进行总结,通过对平台应用成效的初步统计分析,提出了平台的下一步完善计划。

国家地震速报备份系统定位结果评估

国家地震速报备份系统的自动实时处理系统能够在地震发生后几分钟之内自动确定出地震的3要素。分析2009年1月～2010年10月的自动定位结果后发现,282个4级以上地震的自动定位结果与中国地震台网中心(CENC)的人机交互速报结果(CC)匹配;70%的地震震级误差≤0.3;69%的国内及周边地区地震的震源水平位置定位误差≤20km,73%的国外地震的震源水平位置定位误差≤50km;国内及周边地区地震的平均速报时间为3.5min,国外地震平均为11.1min,该系统速报速度明显高于人机交互速报速度。全球6级以上地震中有284个的定位结果与欧洲-地中海地震学中心(EMSC)的实时定位结果匹配,其中49%的地震震级误差≤0.3;73%的地震水平误差不超过50km,68%的地震震源深度误差≤50km,对于震源深度大于300km的深源地震,90%的地震震源深度误差不超过50km。另对未匹配及误差较大的地震事件进行了进一步的分析。

广东及其邻域的地壳厚度和泊松比分布

利用广东及其邻域福建、江西、湖南、广西、海南、台湾共82个宽频带数字地震台的远震资料,计算获得了所有台站下方的体波接收函数,并通过接收函数H-κ搜索叠加方法反演了这些台站下方的地壳厚度和平均泊松比。研究结果表明,广东及其周边地区的地壳厚度为26.8～33.6km,平均为29.5km。由西北到东南逐渐变薄,表现出大陆地壳向大洋地壳的缓慢过渡过程。珠江三角洲、粤西、粤桂琼交界、广西南宁、广东南澳等地区地壳厚度较薄,为25.0～28.0km;海南的翁田、广东的湛江、上川岛等地壳厚度最薄,在26km左右;福建明溪、湖南永州周边地区地壳厚度较厚,为31.0～34.0km。研究区域内地壳泊松比为0.20～0.29,海南岛的东南部、粤东和闽西的沿海地区以及江西南部具有明显的高泊松比,这可能与这些地区具有广泛的温泉分布和高热流值的特性有关。地壳厚度和泊松比分布的分块特征明显,并与断层和历史地震的分布有关。

广东及其邻域噪声面波层析成像

通过收集广东及其邻域104个固定地震台站近10个月的垂直分量连续波形数据资料,使用地震背景噪声互相关格林函数方法,获得了大部分台站对的背景噪声互相关曲线.基于这些对称叠加的互相关曲线,利用时频分析方法,进一步提取了该地区周期为5—40s的基阶瑞雷波群速度频散曲线.其噪声来源分析结果显示:广东及其邻域的噪声场来源有很强的方向性,短周期(5—10s)噪声主要来自东南方向,范围基本与海岸线分布一致,可能是由于近海水陆相互作用产生的;较长周期(15—30s)噪声主要来自三大洋的方位.以这些提取的噪声面波资料为基础,采用噪声面波层析成像方法反演得到了该地区周期为5—28s的瑞雷波群速度层析成像图,从该图可以看出,广东及其邻域地下结构的横向变化总体较小,沉积层厚度较薄,地壳中可能普遍存在一个低速层;从研究区历史地震的分布及其表层地质构造的发育特征来看,地震主要分布在高、低速过渡带附近,表明面波群速度与地震之间具有较强的耦合关系;从群速度的低速异常特征来看,广东及其邻域普遍分布的温泉和高地热主要受深部构造的控制和影响.

中国西部及其邻域地壳上地幔横波速度结构

本文首次采用Rayleigh面波双台法研究中国西部及其邻域的三维横波速度结构.共处理了超过3000条双台资料,经仔细挑选共获得110条高质量的双台Rayleigh波相速度频散资料.采用Tarantola的概率方法反演得到研究区域内15-120 s的Rayleigh相速度分布图像.采用Tarantola非线性问题的最小二乘反演方法反演得到研究区域内2°×2°的三维横波速度结构.利用不同周期的Rayleigh面波相速度大致对λ/3波长附近深度的横波速度最为敏感这一物理特性,在反演过程中引入一种层速度自适应调整的技巧,可以较好地加快收敛和提高反演的稳定性.反演得到的横波速度结构的主要结论为:(1)青藏高原的西部地区下地壳和上地幔顶部横波速度很高,软流层不发育;而青藏高原东缘地区的下地壳和上地幔顶部速度明显偏低,很可能是青藏高原地壳低速物质沿青藏高原东部边缘地区向南运动、形成经川滇地区连接缅甸北部低速区的低速物质运移通道;在青藏高原东北部边缘地区,下地壳的速度明显低于中地壳的速度;(2)青藏高原南部的拉萨地块具有较高速度的上地幔顶盖层,从南向北拉萨地块的软流层埋深约从130 km减至100 km,软流层厚度约从40 km增至80 km;北部羌塘地块的下地壳速度偏低,上地幔顶盖层缺失,速度很低,软流层的厚度较大;(3)塔里木盆地和准噶尔盆地都表现出较高的上地幔横波速度结构,软流层不明显,准噶尔盆地下地壳的厚度和速度都比塔里木盆地的高;(4)蒙古高原西部的下地壳上地幔顶部速度明显低于蒙古高原东部地区的,且在蒙古高原中西部地区存在巨厚的低速软流层.该软流层越往蒙古高原东部厚度越小,上覆顶盖层的速度和厚度越大.对上述反演结果作了地质解释.

地震超快速报系统试运行结果评估

在地震自动处理系统(JOPENS)的基础上,通过融合地震预警定位算法和震级快速计算方法,开发了一套地震超快速报系统。系统能够在地震发生后几秒至几十秒内自动确定地震的三要素。系统从2013年3月部署在广东省地震速报备份中心进行试运行。通过分析系统试运行至2014年7月间的自动定位结果后发现,超快速报系统把地震自动速报的用时从分钟级提高到了秒级,且定位精度并未降低。另对系统的漏报和误报情况进行了进一步的分析。

广东省东部地区背景噪声面波群速度层析成像

选取广东省东部及福建和江西测震台网的26个固定台站2011年3～9月的地震背景噪声的垂直分量数据,用互相关方法获得瑞利面波的格林函数,再用频时分析方法提取瑞利面波的群速度频散曲线,最后用面波层析成像方法反演得到研究区周期为5～15s的瑞利面波群速度图像。反演结果揭示了广东省东部地区浅部地壳群速度结构存在明显横向不均匀性。短周期群速度异常与研究区内山脉、盆地的分布有较好的对应关系,沉积厚度较大的盆地地区表现为低速异常,而基底埋深较浅的山脉则显示了高速异常;地热分布对面波群速度产生重要影响,地热值较高的区域面波群速度一般表现为低速异常;粤东地区特别是粤东沿海地区地壳中部可能存在低速层。

传统地震目录中增加矩震级及震源机制解的必要性分析

本文梳理了我国地震目录的产出现状,对于我国近几年应急机构和区域台网产出的震源机制解、矩震级进行了比较研究。结果表明:中国地震局地球物理研究所和地震预测研究所对于国内陆地地区6级以上地震的地震矩张量解的产出率为100%,5级以上地震的地震矩张量解产出率为81%。这两个研究所给出的3种矩张量结果和GCMT给出的矩张量结果较为一致,类型统计一致率分别达到71%、86%和66%,其中P、T轴空间夹角优势分布在15°左右。产出的矩震级和GCMT解得到的矩震级相差不大,偏差在0.1以内的比率分别为46%、86%和71%,偏差在0.3以内的比率分别为85%、100%和97%。结果表明对于我国内陆地区的5级以上地震,这两个研究所产出率较高、结果较为一致。而由各台网据震源参数得出的5级左右地震的矩震级和GCMT求解的矩震级比较起来明显偏小。由此探讨了在传统地震目录中增加震源机制解及矩震级的必要性。

国家地震速报备份系统的部署与运行

国家地震速报备份系统是由中国地震局出资,在广东省地震台网中心建设的一套全自动地震速报系统。本文介绍了国家地震速报备份系统的职责、系统架构、主要功能模块、系统工作原理、部署情况与台网规模,分析了系统2009—2010年运行两年来的工作情况,并对系统自动产出的地震定位结果进行初步的统计与比较,对系统运行的总体效果给予了初步评价。

全国统一编目系统设计与实现

全国统一编目系统将中国区域地震台网数据与国家地震台网数据相结合,进行统一编目,实现全国台网间、台站间的联合定位,最终产出参数更合理、内容更丰富的中国地震台网地震目录。

用爆破事件测试JOPENS—MSDP中4种定位算法的稳定性

用JOPENS—MSDP地震分析软件提供的Hyposat、Hyp2000、Locsat和单纯型定位算法,分析一次网内和一次网缘爆破试验事件,将测定结果与GPS实测爆破位置进行对比。结果表明:4种方法的测定结果,水平方向误差均达到1类要求,垂直方向误差较大;使用区域走时模型时,Hyposat定位方法测定的网内和网缘事件的水平误差均小于1 km,爆破时间存在0.5 s左右的误差。155万多组随机台站组合的定位结果,进一步证实:(1)Hyposat最稳定,具体表现为相同台站布局下,Hyposat定位结果水平向置信度最高;在同一置信区间内,相同精度要求下,Hyposat容许的最大空隙角上限最大;(2)Hyp2000最不稳定,在台站布局好时可信度较高,但随着台站布局变差其结果快速变得最不可靠;(3)Locsat和单纯型水平向介于二者之间,垂直向明显较差;(4)在90%的置信区间下,4种方法的定位结果达到1类、2类和3类精度要求的最大空隙角上限不相同。

2012年广东东源4.8级地震的震源机制

在我国，较大地震的震源波裂过程往往是震后几小时由研究机构发布。经过汶川地震的惨痛教训，从地震应急及地震预警的角度，需要从地震台网快速产出地震的矩张量解，得到地震的破裂面及破裂过程，以对地震造成的破坏及震情判断提供依据。早期的地震矩张量解大都是由P波初动符号确定的，由于受台站的分布和初动清晰度所限，只有部分地震的断层面解才能得以确定，且断层面的不确定度较大。

地震监测数据实时传输与汇聚系统

地震监测数据实时传输与汇聚是实现我国地震观测系统数据汇集处理工程化、运维管理智能化以及地震监测服务体系现代化的基础。新升级研发的地震监测数据实时传输与汇聚系统实现了地震监测数据的实时波形数据流服务,其具有丰富的适配器用于汇集地震监测台站或数据中心的实时地震波形或触发信息数据流。新系统支持快流/慢流混合传输和预警数据低延时传输,支持实时数据流智能监控和冗余热备。新系统流服务客户端为地震预警、地震烈度速报和地震波形数据归档等服务系统提供实时数据流服务。新系统从技术层面解决了大规模、多层级、不同类型地震监测台站和数据中心的实时数据流传输汇集共享问题,是我国地震监测事业实现信息化和现代化的关键。

曲古霉素A对脂多糖诱导的肺泡巨噬细胞炎症反应的影响

目的:探讨曲古霉素A(TSA)对脂多糖(LPS)诱导肺泡巨噬细胞炎症反应的影响。方法:体外培养大鼠肺泡巨噬细胞株NR8383,分为4组:磷酸盐缓冲液(PBS)对照组、LPS(1μg/mL)处理组、TSA(1 ng/mL)预处理30 min+LPS(1μg/mL)处理组、TSA(10 ng/mL)预处理30 min+LPS(1μg/mL)处理组。各组细胞处理后继续培养6 h,ELISA法检测细胞培养上清液肿瘤坏死因子α(TNF-α)蛋白水平,实时定量PCR法检测细胞TNF-αmRNA表达。结果:与PBS对照组比较,LPS处理组细胞培养上清液TNF-α蛋白水平明显升高,细胞TNF-αmRNA的表达量升高(8.68±0.56)倍(均P<0.05)。与LPS处理组比较,TSA(1 ng/mL和10 ng/mL)处理组细胞培养上清液TNF-α蛋白水平和细胞TNF-αmRNA的表达量均明显降低(均P<0.05)。结论:TSA预处理可抑制LPS诱导的大鼠肺泡巨噬细胞炎症反应。

高原地区肺动脉高压患者血清Bax、Bcl-2蛋白表达

目的 探讨高原地区肺动脉高压(PH)与非PH患者血清中细胞凋亡蛋白Bax、Bcl-2水平差异性。方法 以居住在平均海拔2260m的患者为研究对象,采用多普勒彩超测定肺动脉收缩压,根据有否PH分为两组,PH组123例,非PH组38例,收集临床一般资料,检测血常规、生化、心脏彩超及血清中Bax、Bcl-2水平,并进行分析。结果 PH组与非PH组的氧饱和度(SpO2)、中性粒细胞百分比、红细胞分布宽度(RDW)-SD、RDW-CV、左房前后径(LAD)、射血分数(EF)、左室短轴缩短率(LVFS)、主肺动脉内径(MPAD)、右心房左右径(RAD)、右心室左右径(RVD)、右室流出道前后径(RFAD)、总蛋白(TP)、白蛋白(Alb)、尿素氮(BUN)、总胆红素(TBIL)、直接胆红素(DBIL)、胱抑素-C差异有统计学意义(P<0.05)。PH组与非PH组血清中Bax、Bcl-2蛋白表达差异有统计学意义(P<0.05)。结论 高海拔地区的缺氧环境促进了PH的形成;血清中抑制细胞凋亡蛋白表达高水平,促进细胞凋亡蛋白表达水平较低,导致细胞增殖与凋亡失衡,参与了PH的形成。