地震成因及監測預警研究現狀

摘" 要：該文從地震的成因及預警現狀研究入手，通過論述地震的成因和當前的研究現狀，根據當前地震監測預警的多指標預警法和震波強度法，提出現階段地震監測預警中存在的震級測定精準性不足和震源定位不夠精準的難題，并根據工作實踐提出防震減災的有效策略，對傳播地震知識，提升地震社會知曉度具有積極的指導意義。

關鍵詞：地震成因;監測預警;防震減災;震源定位;地震等級

中圖分類號：P315" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）25-0089-04

Abstract： Starting with the study of the causes and early warning status of earthquakes， this paper discusses the causes and current research status of earthquakes， and according to the multi-index early warning method and shock wave intensity method of current earthquake monitoring and early warning， puts forward the problems of insufficient accuracy of magnitude determination and insufficient accuracy of focal location in earthquake monitoring and early warning， and proposes effective strategies for earthquake prevention and disaster reduction according to work practice， which has positive guiding significance for spreading earthquake knowledge and enhancing earthquake social awareness.

Keywords： cause of earthquake; monitoring and early warning; earthquake prevention and disaster reduction; source location; earthquake grade

地震是一種對社會影響性和危害性極大的自然現象。在人們探索自然規律的過程中，對地震的成因、預警等方面從未停止腳步。普及地震知識、探究地震的前兆預警方法可以有效降低地震災害對人民生命財產造成的損失，有利于社會的穩定發展[1]。

1" 地震的成因及預警的研究現狀

1.1" 地震成因研究現狀

關于地震的相關知識探索由來已久，然而對地震的成因機理沒有形成共識，國內眾多學者對地震的成因和預警做了大量的研究。郭增建等[2]通過水位的變化來對地震的孕育模式進行論述;孫愛群等[3]針對我國華北地區的底層結構和引發地震的構造、形成的機理等進行探究;梅世蓉[4]通過建立模型認為底層中的堅固體是能量聚集的主體，也是地震的主要原因;秦保燕[5]建立地震的7個模式單元并將其用于地震預警，并得出強震在第三次震動的起伏疊加中出現;黃廣思等[6-8]提出引發地震的垂直應力模型和底層彎曲模型，并引入人工工程、地球自轉等因素，建立地震成因模型;陳立德等[9]通過對唐山地震的分析，認為唐山地震是由于地殼中的巖漿活動的表現，并論證了巖漿影響地震活動的現象。

在地震預警研究中，曾露等[10]對國際上地震監測預警的發展情況綜合分析并提出發展的遲滯性問題，提出提供針對性的預警內容和在廣大范圍內建立預警機制的方法;王俊等[11]通過比較我國和世界上的地震與警方法，在傳感器、地震信號處理等方面對地震未來的預警趨勢進行前瞻性展望;王延偉等[12]提出一種基于地震前的震波參數方法，并將其應用于國外地震中進行驗證，對以震動波預警地震災害的發生具有一定的推動作用;翟尚等[13]通過運用震動波形的聚類分析方法，提出將地震監測震動波事件通過聚類手段進行分類別的分析，結合真實的地震事件驗證，有針對性地對地震監測結果進行歸類;趙國峰等[14]提出一種新型的地震預警架構，在優化算法的基礎上可以更快地提供地震的預警預報信息;馬美帥等[15]提出一種基于地殼累積位移變化絕對值的地震等級估算方法，為地震等級認定提供新的思路;何斌等[16]提出在地震中利用烈度極端的方法進行離線模擬，并在地震中進行實際驗證，為地震烈度在地震預警中發揮作用提供參考。

部分學者將研究理論應用于實踐驗證，比如：余聰等[17]利用低頻率的矢量合成震動峰值構建地震預警模型，并將其應用于日本地震的預警驗證;盧建旗等[18]根據等時面差和維諾圖相結合的方式提出基于概率的地震定位方法，將地震定位的方法趨于簡單化，并提高其定位精度，為地震定位精準化提供新的途徑;趙至柔等[19-20]根據云南地震實際預警發布情況，對當前的地震預警及信息發布的途徑和時效性進行分析，對地震預警的有效性進行評估。

1.2" 常用的地震監測預警方法

地震預警是當前有效應對地震災害，降低人民群眾生命財產損失，提供社會公共安全的有效途徑。對于地震預警的研究一直是眾多地震工作者和地震研究學者的研究熱點，文章對目前對于地震預警的研究整理如下2個方面。

1.2.1" 多指標數據預警法

觀測數據預警流程圖如圖1所示。

觀測數據異常預警方法是當前地震監測最普遍的方式，在地震常發、易發生地通過建立地震觀測點的方式將監測到的地震信號（地下水位、地震波）等信號進行數據處理，并將處理后的數據與制定的預警指標進行對比，根據預警機制和預警辦法的規定，通過信號保障系統將地震的預警信息傳遞到地震可能影響到的區域進行地震預警。

觀測數據預警法可以綜合各種觀測數據對地震災害的風險情況和風險等級進行綜合性的判定，但是各種預警指標之間的關聯關系和不同監測結果的耦合性機理還不夠清晰，容易出現誤判或者預警冗雜的現象，在一定程度上讓地震預警陷入龐大數據處理中，不便于預警的靈敏性。

1.2.2" 震波強度預警法

地震波強度預警方法，是目前地音法預警中的代表性方法。此方法用單一指標對地震來臨時或者孕育時的地殼或者底層的活動產生的聲波信號進行捕捉，并根據地震波強度進行地震預警的方法。

由圖2可知，在地震發生前地殼巖石中的能量聚集通常被認為是地震發生的能量來源，但是地震波在底層中的傳播受到多種因素的影響，當傳到各個監測點時候的強度對受到地層中軟弱層、含水量、斷層、流體等因素的影響產生不同程度的衰減，造成觀測點捕捉到的地震波強度變弱甚至無法捕捉的現象，從而造成地震預警失準的現象。

2" 地震監測中存在的困難

2.1" 地震大小測定難

地震發生時，震源輻射出的原生波為p波和s波，在p波和s波的質點運動速度在一定程度上代表了地震釋放的能量大小，而地震釋放的能量大小直接關乎震級。由于震源到地震觀測點或者測震臺的底層是非均質體，會造成p波和s波在到達觀測點的能量損失，并且從震源到每個觀測點的能量損失是各不相同且無法精準計算的，所以在通過地震波強度計算震級時存在偏差。即便通過數據模型進行修正，但是由于地球介質波速傳導的不精準性，依然很難通過地震波計算出地震的輻射能量Es，故也無法準確計算出地震的等級。

2.2" 震源位置測定難

當前的震源定位方法最常用的依然是通過計算地震波到達不同觀測點的時間，再根據地震波在地球介質中傳播的速度反演出地震波傳導的初始位置，從而進行震源定位。

由圖2、圖3可知，由于震源的能量在地球介質中以波的形式傳導，但是由于地球介質的不均質性，導致不同的地震觀測點捕捉到地震波的時間、強度、能量的衰減均有不同。因此，在進行震源反演計算的時候無論是考慮地震波衰減將地球介質假設為均質體，還是根據地球介質屬性建立離散的模型，都無法準確定位出震源位置，故震源的近似定位依然是當前的研究局限。

3" 基于工作實踐的防震減災策略

3.1" 防震減災知識宣傳教育

防震減災知識宣傳教育作為地震相關知識向廣大人民群眾傳播的窗口，對于宣傳地震知識至關重要。通過宣傳防震減災知識，可以讓更多的人了解地震，在地震發生后能夠采取有效的自救、互救手段，降低地震災害帶來的人員傷亡和財產損失，有利于建立社會性的防震減災人民防線。在“5·12”防災減災日活動中可以利用公益廣告、廣場宣傳、體驗活動的形式增強全社會的地震減災知識普及率，提高社會防震減災的能力水平。

3.2" 建立應急避難場所

應急避難場所作為地震避險的屏障對于降低地震災害損失有著不可替代的作用。但是城市中受制于土地空間等因素，地震避難場所數量、位置、人均占有面積往往不能達到實際需求。因此，在城市中利用公園、游園、廣場等具有一定容納作用的空間建立城市應急避難場所是地震多發、易發地區所必須考慮的問題，并配套相關的功能區（飲水存放區、帳篷區等），有助于提高區域的抗震減災水平。

3.3" 加強地震應急演練

應急演練作為地震后的全民應急反應手段，是社會性應對地震災害的預演。在人員密集型場所，比如：學校、醫院、城市小區中進行必要的地震應急演練可以有效提升人民群眾在地震災害發生后采取正確應對措施的能力，迅速建立起災害發生后的必要生活保障措施，有效降低地震災害的群眾性恐慌。

4" 結束語

文章通過論述當前地震災害的監測預警手段，總結當前地震災害的常用監測手段和預警方法，并指出當前地震監測存在的難點。通過工作實踐，提出當前防震減災的策略，為廣大地震工作者和研究者了解地震知識、有效應對地震災害、推動地震監測預警和防范應對方法的普及提供指導。

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