地震預警系統在福建“十五”、“十一五”臺網下應用

摘 要：本文利用“十五”、“十一五”福建地震臺網的EVT數據，對福建地震預警系統進行對比試驗，結果表明，在早期臺網條件下，預警系統具備一定的時效，在臺間距更小的臺網條件下，地震預警系統處理效果更好。

關鍵字：地震預警；地震臺網；臺間距

地震預警是在真實的地震發生后，利用地震監測臺網實時獲取地震波形，利用地震P波傳播速度大于破壞性S 波和面波，以及電磁波傳播速度遠遠大于地震波波速的原理，在盡可能短的時間內使用先前獲得少量地震信息，估算地震基本參數（震源位置、發震時間、地震震級）、估計預警目標區地震動和破壞程度以及破壞性地震波到達時間，進而搶在破壞性地震波到達預警目標區之前，對可能破壞區域發出地震警報，以便啟動地震應急控制系統、以消除各種直接或者間接的災害威脅。

目前，國際上已經建設了多套地震預警系統，如墨西哥、日本、美國， 我國臺灣、土耳其、羅馬尼亞、意大利、希臘、葡萄牙等。其中墨西哥SAS系統和日本緊急地震速報預警系統分別于1993年8月和2007年10月開始面向公眾發布地震預警信息，已對多個地震發出了警報，取得減災實效，部分系統仍處于測試階段。 [1-3]。

福建省地震局歷時3年，研發出一套地震預警系統。并在福建與首都圈示范運行。本文針對地震預警系統在不同臺網條件下的應用做測試對比研究。

1 福建“十五”、“十一五”臺網狀況及數據

福建“十五”測震臺網，由41個測震臺站組成，采用SDH傳輸協議，平均網絡延時2.1s。“十一五”測震臺網由85個測震臺組成。新建設的44個臺站的網絡傳輸協議改用MSTP，平均網絡延時1.4s。通過加建測震臺站，臺站的平均間距從54km降到了31km。東部沿海密集區域則為20km左右。臺站分布情況如圖1。

收集到福建省2003年2月-2012年11月間發生于福建省區域內及周邊地區的107個ML3.0級以上歷史地震事件，“十五臺網91個” ，“十一五”16個，震中分布如圖2。

2 在線運行情況分析

地震預警離線測試結果顯示“十五”臺網91個地震，發布81個，發布率89.01%；“十一五”臺網16個地震，發布14個，發布率87.50%。共漏報12個。

“十五"臺網下共發布81個，定位結果平均誤差為14.07±14.73km；其中有共80個40km以內，占98.8%；最大偏差為101.1km；”十一五"臺網下共發布14個，定位結果平均誤差為3.57±8.20km；100%位于40km以內；最大偏差為31.7km。分布如圖3。

“十五"臺網預警震級與編目震級結果對比，平均偏差為0.3±0.59個震級單位，其中有29個事件的震級誤差介于±0.50個震級單位之間，占發布測試震例的35.80%，74個事件的震級誤差介于±1.0個震級單位之間；2個偏差較大；”十一五"臺網震級平均偏差為0.23±0.58個震級單位；其中有6個事件的震級誤差介于±0.50個震級單位之間，占發布測試震例的42.87%；11個事件的震級誤差介于±1.0個震級單位之間。分布如圖4：

“十五"臺網地震預警發布信息距首臺觸發平均需時為8.94±3.12s，其中68個事件的預警首報在首臺觸發后10s（包括10s）之內發布，占全部測試事件的83.95%，78個位于首臺觸發后15秒以內，占發布震例的96.30%，最大用時21.2秒；”十一五"臺網發布平均需時為6.75±4.20s，其中12個事件的預警首報在首臺觸發后10s（包括10s）之內發布，占全部測試事件的85.71%，13個位于首臺觸發后15秒以內，占發布震例的92.86%，最大用時16.4秒。分布如圖5。

3 異常結果分析

2007年12月10日6時12分48秒浙江慶元縣ML3.2級地震，震中東經119.08北緯27.58，地震預警定位結果與地震目錄偏差101.1km，該地震事件波形圖如圖6.

誤差偏大的原因是NAP臺在震前有一個脈沖式似標定波形，導致震相提前15秒到達，該震相參與定位，導致定位震中靠近NAP臺。該問題通過對標定波形的特定標識進行設置和判別后，即可不再發生。

此次地震預警試驗，漏報12個。漏報地震分布圖如圖12。其中網緣6個，網內6個。漏報原因有三種：一是波形質量差，導致震相識別困難或者錯誤，漏報6個；二是雙震，由于后一地震P波被覆蓋，導致漏報2個；三是不滿足發布條件，由于震級估算偏低，不滿足預警設置標準，漏報4個。

4 總結

選擇107個歷史地震事件進行試驗，地震預警軟件的測試結果表明，地震預警軟件地震定位結果與編目結果間的差異較小，能夠滿足地震預警的實際需要，但是“十一五”臺網下的定位效果和震級估算效果明顯好于“十五”臺網。“十五”臺網能夠在首臺觸發后8-15秒發出第一次警報，“十一五”臺網條件下地震預警系統在首臺觸發后5-10秒發出第一次警報；說明在臺間距更小的“十一五”臺網條件下，地震預警系統的準確性和時效性能夠得到更好的保證。

地震預警系統估算震級結果具備一定的精度，基本滿足地震預警的需求，因為統計震級參數選取的事件存在局限性，導致小震級的離散性相對偏高，因此地震預警震級估算公式需要進一步改進和完善；軟件處理速度基本能夠充分滿足地震預警系統的時效性要求。對于雙震這類非人為干擾事件，地震預警系統還需要做更多的研究和改進。

參考文獻

[1] Hongcai Zhang， Xing Jin， Yongxiang Wei，et al. An Earthquake Early Warning System in Fujian， China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 2016 Vol. 106， No. 2， pp. 755–765.

[2]張紅才， 金星， 李軍， 等. 地震預警系統研究及應用進展[J]. 地球物理學進展， 2013， 28（2）： 706-719.

[3]馬強. 地震預警技術研究及應用[D]. 博士學位論文. 哈爾濱：中國地震局工程力學研究所， 2008.

作者簡介

于培青（1982-），男，漢族，工程師，主要從事地震監測、地震預警及烈度速報等方面科研工作。endprint