ChatGPT in transforming communication in seismic engineering: Case studies, implications, key challenges and future directions

Seismic engineering,a critical field with significant societal implications,often presents communication challenges due to the complexity of its concepts.This paper explores the role of Artificial Intelligence(AI),specifically OpenAI’s ChatGPT,in bridging these communication gaps.The study delves into how AI can simplify intricate seismic engineering terminologies and concepts,fostering enhanced understanding among students,professionals,and policymakers.It also presents several intuitive case studies to demonstrate the practical application of ChatGPT in seismic engineering.Further,the study contemplates the potential implications of AI,highlighting its potential to transform decision-making processes,augment education,and increase public engagement.While acknowledging the promising future of AI in seismic engineering,the study also considers the inherent challenges and limitations,including data privacy and potential oversimplification of content.It advocates for the collaborative efforts of AI researchers and seismic experts in overcoming these obstacles and enhancing the utility of AI in the field.This exploration provides an insightful perspective on the future of seismic engineering,which could be closely intertwined with the evolution of AI.

2023年12月18日甘肃积石山6.2级地震震源参数和破裂特征

2023年12月18日23时59分(北京时间)甘肃积石山发生6.2地震。中国地震局地球物理研究所在震后启动快速响应,组织相关领域研究人员对此次地震的震源参数、震源机制、破裂过程和地震辐射能量等进行了估计,余震序列进行了重定位,基于震源模型进行了震动图模拟、同震形变场模拟。结果表明,此次地震发生在拉脊山东侧,以逆冲机制为主,能量集中在前约8 s内释放;极震区震动烈度可能达Ⅷ度以上,可能的受灾范围近6 000 km~2;此次地震引起了显著的同震位移,最大水平向位移达到7.8 cm、垂直向位移达到15.8 cm。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震序列、地表破裂特征及其工程效应

2022年1月8日01时45分,青海省海北藏族自治州门源县发生M_S6.9地震。为深入了解此次地震的活动特征,以地震灾害损失调查为基础,结合无人机低空摄影测量以及余震数据分析等多种手段,对硫磺沟内的地表破裂带及交通系统的震害进行了初步调查分析,此次同震地表破裂以左旋走滑变形为主,伴有一定的逆冲分量,最大左旋位移量为3.1 m。地震还造成兰新高铁硫磺沟大桥、大梁隧道遭受严重破坏,主要表现为主梁侧翻滑移,轨道扭曲变形,隧道内部结构出现错位变形等现象。最后,对该地区今后桥梁的抗震设防措施提出建议。

青藏高原东缘及邻区强震构造:专辑序言

青藏高原东缘由多个次级构造单元组成了独特的“多层次挤出-旋转活动构造体系”,是调节高原物质向东挤出的构造转换带,发育了高密度的活动断裂,强震频度高且强度大,而且地质地貌复杂,成为我国地震灾害问题最为突出的地区之一。近年来,伴随全国地震灾害风险普查、城市活断层探测、地震科学实验场建设、工程场地的地震安全性评价以及重大工程与城镇区的活断层鉴定与地壳稳定性评价等工作的深入开展,高精度遥感、构造地貌、古地震和第四纪年代学等方法的广泛应用,显著提升了青藏高原东缘及邻区强震构造的调查研究程度。为了及时交流这方面的最新研究成果,支撑区域防震减灾及重要工程和基础设施建设的地质安全评价等工作,《地震科学进展》编辑部组织了“青藏高原东缘及邻区强震构造”成果专辑,征集了活断层与地震、甘肃积石山地震以及相关领域的研究综述等代表性学术论文20余篇,本期《青藏高原东缘及邻区强震构造专辑Ⅰ》优选了10篇论文,后续还将推出《青藏高原东缘及邻区强震构造专辑Ⅱ》,希望这些成果可提升对区域强震活动特征与孕震构造机制的理解,并为区域强震危险性分析和有效防范强震灾害风险提供科学依据。

鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图编制

地震构造图是综合反映特定地区地震构造环境和地震活动水平的基础性图件,鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图是国家重点研发计划“鄂尔多斯活动地块边界带动力学模型与强震危险性研究”项目的一个专题成果。该图以鄂尔多斯活动地块及边界带为编图范围,参照地震行业有关地震构造图编制标准和数据库标准,在系统收集和整理区域地理信息、地质、活动构造、地震、地球物理等资料的基础上,开展高分辨卫星影像解译,吸收项目最新研究成果,建设了编图所需的基础数据库;通过资料矢量化、地层界线修改、断层修改、图面修饰、图件复核等环节,编制成鄂尔多斯活动地块及边界带1∶50万地震构造图。该图反映了由银川盆地—贺兰山、弧形构造束、渭河盆地、山西地堑系、河套盆地等活动构造单元组成的鄂尔多斯活动地块边界带,以及相邻地块有关地震构造的最新资料,完善了鄂尔多斯地块及边界带活动构造几何学和运动学图像,建成了区域地震构造基础数据库。

2023年11月—2024年2月中国内地地区M≥4.0地震震源机制解测定

本文利用中国地震台网记录的宽频带波形资料,采用近震全波形反演方法得到2023年11月1日—2024年2月29日发生在中国内地地区的M≥4.0共62次地震震源机制解。结果显示逆断型45次,走滑型13次,正断型3次,未知型1次。

青藏高原1990年以来的M_W≥6.5强震事件及活动构造体系控震效应

深入认识青藏高原陆陆碰撞-挤出构造体系作用下的强震活动特点及未来强震活动趋势,对于区域防震减灾具有重要科学意义。统计分析青藏高原及邻区1900年以来的M≥6.0强震活动发现,青藏高原自1950年西藏墨脱—察隅8.6级大地震以来正处于新一轮相对缓慢的地震能释放期,但1990年以来的强震发生率和地震释放能显示出逐步增高趋势,并可能预示下一轮地震能快速释放期的临近。活动构造体系控震分析表明,青藏高原陆陆碰撞-挤出构造体系中的“多层次挤出-旋转活动构造体系”构成了1990年以来新一轮M_W≥6.5强震活动的主要控震构造,尤其是其中的巴颜喀拉挤出构造单元的强震活动最为显著,指示其目前正处于构造活跃状态,而且这一状态可能仍将持续。综合研究认为,在区域强震活动趋势分析中,充分认识活动构造体系控震效应,将有助于更好地分析判断区域未来强震时空迁移过程及最可能出现的构造部位。考虑到当前强震活动过程中,青藏高原“多层次挤出-旋转活动构造体系”的未来强震活动趋势仍会持续,需要重点关注挤出块体边界上3条大型左旋走滑断裂带,阿尔金—祁连—海原断裂系、东昆仑断裂带和鲜水河—小江断裂带的未来强震危险性,其次是断块内部断裂。

2023年12月2日菲律宾棉兰老岛附近海域7.6级地震的快速产出参数

北京时间2023年12月2日22时37分在菲律宾棉兰老岛(Mindanao)东部海域发生7.6级地震。中国地震局地球物理研究所在震后启动快速响应,组织相关领域研究人员对此次地震的震源参数、震源机制、破裂过程和地震辐射能量等进行了估计,基于震源模型进行了震动图模拟、同震形变场模拟。结果表明,此次地震发生在菲律宾海板块与欧亚板块/巽他地块碰撞的俯冲带板片上,以逆冲机制为主,能量集中在前约40 s内释放,断层破裂最大滑动量达到7 m;震源辐射地震能量的效率偏低,慢度系数略低于全球平均水平,与同样矩震级大小的地震相比,震感不强烈;极震区震动烈度可能达Ⅸ度以上,可能的受灾范围近27000 km^(2);此次地震引起了显著的同震位移,最大水平向位移达到0.6 m、垂直向位移达到1.2 m。综合分析可知,此次地震不会产生大规模海啸。

海南翁田台地电场数据质量及频谱分析

地电场观测系统的观测对象是地电场强度矢量,其目的是通过观测地表的地电场强度,探索地震前地电场的变化,获得地下电性结构及其变化规律,开展孕震过程中大地电场的变化特征研究。本文对翁田台地电场自建台以来的数据进行了详细的梳理,通过计算差值和相关系数来分析数据自运行以来的质量情况,总结数据质量较好的原因,并对下一步如何提高数据质量给出一些建议。翁田台地电场观测数据曲线存在明显1峰1谷的日变形态,对其进行频谱分析,优势周期为24、12、6 h,以24 h为主。运用优势方位角的方法计算发现,2017—2018年优势方位角存在收窄和偏转现象,对该异常进行了分析与探讨。

天津某环境背景噪声分析

连续波形检查中发现,天津尔王庄(EWZ)等台明显受到某未知噪声的干扰,且EWZ台受影响程度最大,此噪声常年如此,不随昼夜时间发生变化,且已存在多年。长期观测还发现,此噪声每年会有几天观测不到,但时间并不确定。与通常的环境背景噪声不同,此噪声具有一些固定特征。本文对其从本身特征、影响范围、频谱特性、对地震的影响等几个方面进行了研究。研究表明,噪声不受天气、季节等自然因素影响,具有随距EWZ台距离增大而振幅变小的变化特征,其主要频率范围在1~2 Hz之间。噪声的影响范围较广泛,可被周围12个台站记录到,最远到达YGZ台,距离EWZ台约58 km。通过偏振分析,发现噪声的传播具有特定的方向性,初步判断此噪声具有固定源噪声的特点。此噪声会对地震记录造成影响,使震相拾取率降低,甚至完全淹没在噪声中,通过带阻频率滤波会有所改善。

青藏高原东缘及邻区强震构造研究新进展:专辑序言

青藏高原东缘作为调节高原物质向东挤出的构造转换带,发育了高密度活动断裂和具有高频强震活动,而且地质地貌复杂,人口相对密集,因而成为我国地震灾害问题最突出的地区之一。近年来,伴随地震灾害风险普查和活断层探测等工作的深入,对青藏高原东缘及邻区强震构造及相关地震灾害的调查研究程度得到不断提升。为了及时交流相关的研究成果,支撑区域防震减灾和地质安全评价等工作,《地震科学进展》编辑部组织了“青藏高原东缘及邻区强震构造”成果专辑2期。此期专辑共征集优选了强震构造、地震与灾害和构造地貌相关领域的代表性学术论文11篇,希望这些成果可进一步提升对区域强震构造特征、地震活动风险及触发地质灾害规律等的认识,从而为防范强震灾害风险提供科学依据或参考。

2023年度日本政府地震调查研究的主要经费申请概算

根据日本地震防灾对策特别措施法,日本地震调查研究推进总部于2022年8月底,对日本政府各相关行政机构2023年度用于地震调查研究的主要经费申请概算,进行了汇总和调整并对外公布。2023年度,日本政府用于地震调查研究的相关经费总概算额为100亿日元,相比较2022年度的64亿日元,增长了56%,这些经费主要分配于文部科学省、经济产业省、国土交通省及总务省等下属部门,但经费并不包括日本公立行政法人等的运维补助费用。

基于储层砂岩孔隙结构的地震岩石物理模型

在实验室内对新疆车排子地区春光油田沙湾组储层砂岩样品进行了系统地震岩石物理实验,在确定储层砂岩中不同孔隙类型组成条件下,基于非接触模型综合考虑储层砂岩孔隙度以及孔隙形状对于干燥岩石骨架弹性性质的影响,并利用实验结果对模型参数进行标定进而建立表征目标储层岩石骨架地震弹性性质的岩石物理模型,模型结果与实验结果吻合良好。依据实验及模型结果,利用喷射流作用模型替代传统Gassmann方程进行流体替换,同样能够较好地对超声频率实验结果进行解释。

场地地震动特征周期对高层建筑结构工程材料用量和破坏状态影响的研究

建立了2个典型高层建筑结构(剪力墙结构和框架剪力墙)的分析模型,在层间位移角满足规范规定限值的前提下,研究了混凝土用量和钢筋用量随着抗震设计地震动特征周期改变的变化规律;另外,保持两个结构模型不变,通过改变设计地震动特征周期的取值,分析了不同特征周期下两个结构模型的层间位移角最大值,给出了特征周期取值不同时两个结构模型的破坏状态。研究结果表明:层间位移角满足规范要求时,随着特征周期的变大,剪力墙结构和框架剪力墙结构中混凝土和钢筋的用量在增大,特征周期越大,混凝土和钢筋用量增量越大;特征周期增值相同时,框架剪力墙结构中混凝土用量增量和钢筋用量增量要小于剪力墙结构中的混凝土用量和钢筋用量;结构模型保持不变,特征周期变大时会影响结构的破坏状态,但基本都处于轻微破坏状态下,除了剪力墙结构在T_(g)=0.9 s时达到了中等破坏的状态。

四川康定—磨西断裂强震危险背景研究

本文对四川西部鲜水河断裂带上的康定—磨西断裂的强震危险性作了分析探讨。该断裂位于川西—滇东第Ⅲ弧形挤出构造带的弧顶转折部位,这里应力高度集中,块体左旋大幅度滑移,断裂两侧垂直差异运动幅度达1000~2000 m,为大陆板块内部断裂活动性较高的地震区。鲜水河断裂带是我国地震活动性和重复性都很高的一条左旋走滑断裂带,自1725年至今接近300年的时间里,鲜水河断裂带上重复出现了2期地震活动,地震重复周期为100~200年。康定—磨西断裂于1786年发生过7¾级大地震,此地震发生迄今已237年,断裂一直处于能量积累的相对平静期。近期地震活跃起来,2022年9月6.8级四川沪定磨西地震以后5.6级以下的中小震频繁发生,并沿着磨西断裂成带分布,是否预示着该断裂又重新活动起来,进入新的地震活动期?这些特征表明康定—磨西断裂具有大地震孕育发生的背景条件。

2022年平山4.3级地震震源机制及发震机理

基于震中附近地震台站波形资料,采用CAP方法得到平山4.3级地震的震源机制解和矩心深度,同时利用sPL震相对震源深度进行了精确测定。结果显示:平山4.3级地震震源机制双力偶解节面Ⅰ走向311°、倾角43°、滑动角33°;节面Ⅱ走向196°、倾角68°、滑动角128°;P轴方位角259°、倾角15°,表现为NEE-SWW向的挤压应力状态,与华北地区构造应力场方向基本相同。结合区域应力状态和地质构造活动,推测其发震断层为一条兼有走滑性质的逆断型隐伏断裂。

泰安台水管仪标定故障典型实例

针对泰安台DSQ水管仪在2020年的年中、年终标定中出现NS向多次重复标定均不合格的情况,通过分析标定过程中单端电压差值的变化,判断为标定装置中的水银掉落导致N端堵塞,经检修后标定合格。此次典型故障排查中分析电压差变化规律的方法,对台站水管仪的运行维护、标定故障识别有很好的借鉴和指导意义。

地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数的计算及其Matlab实现

介绍了地震背景噪声功率谱密度及概率密度函数计算方法及涉及的一些概念,以台站实际数据为例,给出了应用Matlab计算噪声功率谱密度及其概率密度函数的程序算法,该方法直接输入文本格式数据,计算台基噪声功率谱概率密度函数;以洛阳地震台24小时的连续波形记录为例,详细叙述了原始数据去仪器响应、计算功率谱密度、倍频程计算和噪声功率谱密度的概率密度函数计算实现的全过程。该方法编程简单,适用于单台噪声水平评估,在野外台站的快速勘选中具有潜在应用价值。

2022年3月16日吉林松原宁江M 4.3地震前地震活动特征

针对2022年3月16日吉林松原宁江发生的M 4.3地震前的测震学资料及相关方法进行了震例回溯,发现此次地震前测震学方面存在3项异常:ML 3.0地震条带、视应力(2.5≤ML≤3.1)高值、b值趋势下降,三项异常均为中长期异常。结合松原宁江区以往的震例总结报告,综合分析认为这3项异常预测意义明确,对松原宁江地区中强地震的震情趋势分析具有一定的指示意义。

泸定地震人员死亡、失联数量的变化特征及地质灾害对其的影响

搜集了泸定6.8级地震人员死亡和失联资料,通过与近10年典型破坏性地震震例进行案例对比,定量分析了泸定地震人员死亡、失联数量随时间变化的特征。结合应急救援工作实际,梳理、归纳主要原因,同时系统分析了地质灾害对人员死亡率及失联率的影响。探讨山区地震灾害及救灾特点,提出山区复杂环境下地震灾害信息核查报送及人员搜救能力提升建议。