2024 年 05 月 17 日
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科研亮点:实时校正场地放大系数研究
发布时间:2021/11/15
研究背景:
      除震源和传播因素外,场地效应也是影响地震动强度的重要因素。目前实时或近实时地震动预测系统中通常利用通过经验获得的标量值校正场地效应,尚未充分考虑场地放大系数的频率依赖性。
研究方法及结果:
      1)基于Kik-net强震动台网记录利用传统谱比法和井上井下谱比法建模台站间相对场地放大系数,基于线性系统假设通过双线性变换和最小二乘设计时域因果递归无限脉冲响应滤波器刻画场地放大系数。图1为基于Kik-net台网IBRH10和IBRH19台站强震动记录对应分量的地表相对谱比和井下相对谱比。
      2)对全部数据进行井下到地表、地表台站间的离线模拟测试,离线测试结果显示加度时程和仪器地震烈度预测的准确程度比较大的提高。图2为2012年2月19日的5.2级地震的从IBRH19台站模拟IBRH10台站的结果。红色代表模拟的结果,蓝色代表观测结果。水平向放大系数约为4(17.7→69.7,13.6→53.2),竖直向放大系数约为4(11.2→38.9),烈度增加为1.5(2.2→ 3.7),观测数据与模拟数据的烈度差为0.2(3.5→3.7)。
      3)本文计算观测数据和模拟数据仪器地震烈度误差如图3所示,0.5度误差百分比为69.7%,1度误差百分比为98.1%。日本气象厅地震预警系统自2007年到2017年11年间最好1度仪器地震烈度误差百分比93.7%,最差1度误差百分比为34.6%,平均1度误差百分比为74.7%。并与不同实时场地校正方法对比,显示该方法在实时或近实时地震动预测系统中明显改善了实时校正场地放大系数的效果。虽尚存在诸如方位角,相位等问题需深入研究,但在实时或近实时地震动预测系统场地校正方面具有良好的应用潜力。
      该成果发表在EGU旗下期刊《Natural Hazards and Earth System Science》(Quancai Xie*, Qiang Ma, Jingfa Zhang, Haiying Yu. Study on real-time correction of site amplification factor. Natural Hazards and Earth System Science, 2019, 19, 2827–2839,doi:10.5194/nhess-19-2827-2019)(IF:3.102,*通讯作者)。

图1 基于Kik-net台网强震动记录建模的IBRH10与IBRH19的相对谱比

图2 2012年2月19日5.2级地震基于IBRH19台站离线模拟IBRH10台站的结果

图3 全部模拟数据与观测数据计算仪器地震烈度之差