单台测定中强震震级偏差的修正方法

樊 冬, 崔东华

(1.安徽省淮北地震台, 安徽 淮北 235000； 2.天津财经大学研究生院, 天津 河西 300222)

单台测定中强震震级偏差的修正方法

樊 冬1, 崔东华2

(1.安徽省淮北地震台, 安徽 淮北 235000； 2.天津财经大学研究生院, 天津 河西 300222)

选取淮北地震台(简称淮北台)测定中强震面波震级编目MS4.5及以上震例为样本，以中国地震台网中心(简称CENC)的震级参数为标准震级，新定义“二维震级修正法”对淮北台震级进行修正，分析结论显示“二维震级修正”效果显著，且易于操作，对提高单台速报和编目震级的准确性具有现实意义。

中强震，面波震级，震级偏差，二维震级修正

0 引言

我们在日常地震监测工作中发现，由于单台定位的局限性，同一台网内的不同台站，对同一地震震级参数的测定结果常出现较为显著的差异。震后正式发布的地震参数是由多个观测点的平均值得到的，单台测定的震级由于受各种因素的影响存在着比较大的偏差，震级偏差的大小直接影响资料的使用及台站的速报质量，所以单台测定的震级往往需要进行校正[2]。由于震源性质、介质影响、接收站台基、观测仪器、震相和定位方法选择等因素，都可能造成地震震级测定的偏差[1]。目前一些地震工作者对单台震级偏差修正的相关研究，多是从震中距、方位角、震源性质等这些因素角度，对单台震级偏差进行因素分析，在数理分析上研究显得不够深入[2-6]。笔者在吸取这些不足后，定义二维震级修正法，分析结果显示该方法效果显著，易于操作，实用性强。

1 观测概况与资料选取

淮北台地处苏鲁豫皖交界的淮北市，距离郯庐断裂带西侧约120公里，周边地质构造较复杂，承担着监控苏、鲁、豫、皖交界地区震情任务。淮北台观测为KS-2000地震计，该设备体积小、集成程度高、密封性能好，在-20℃～60℃条件下均能正常工作，在50 Hz～100 s频带间有良好的幅频特性，灵敏度标称值为2 000 V/(m/s)[7]。文中选取淮北台2010年01月到2012年06月累计30个月的编目资料，并选取相同时段内CENC公布的MS4.5及以上编目资料，得到有效震例数453个。为方便描述，将符号预作如下说明：定义MT为台测震级，表示淮北台编目面波震级，定义MC为CENC震级，表示CENC发布的标准震级M，μ表示MT对MC的偏差，M′表示MT的修正值，μ′表示M′对MC的偏差，按照四舍五入数据修约法则，将震级参数M和震级偏差参数μ保留小数点后一位有效数字。

由上述相关符号定义及说明知：

μ=MT-MC

(1)

μ′=M′-MC

(2)

2 单台震级偏差的修正方法

2.1 一元线性回归修正

计算MT与MC的线性相关系数为0.925，说明两者之间有极强的线性相关性，由此可以建立两者之间的线性回归方程。以MT为横坐标，以MC为纵坐标，作散点图1如下。

图1 MT与MC的线性相关性

以标准震级MC为因变量，以台测震级MT为自变量进入一元线性回归模型，计算得表1，由此建立了MC关于MT的回归方程式(4)。回归模型的显著性检验表明，在给定5%置信水平下，模型的F统计量检验和回归系数t统计量检验都能顺利通过检验，说明由式(5)所建立的震级修正模型是显著的。

表1 MT与MC的回归系数表

由此知CENC标准震级与台测震级之间的一元线性回归关系为

MC=0.897MT+0.774

(4)

(5)

2.2 二维震级修正

(6)

例如：表中(4.6,4.9)组合下数据“-0.2(10)”，即是表示该组合震例数有10例，相应的二维震级修正值为4.6-(-0.2)=4.8级；表中(6.0,6.2)组合下数据“0.2(35)”，即是表示该组合下的震例数有35例，相应的二维震级修正值为6.0-0.2=5.8级。

表2 淮北台的二维震级修正表

3 震级修正前后对比分析

3.1 修正前后的震级偏差对比

a 修正前震级偏差

b 一元线性回归修正后震级偏差

c 二维震级修正后震级偏差

3.2 修正前后的震级对比

4 震级修正效果检验

a 修正前台测震级频率分布

b CENC标准震级频率分布

c 一元线性回归修正后震级频率分布

d 二维震级修正后震级频率分布

a 修正效果震级验证

b 修正效果偏差验证

5 结论

由上述分析可以得到如下结论， 修正后的震级偏差变化范围进一步缩小，修正后的单台震级系统性偏小情况得到显著改善， 且修正后的偏差均值都可视为零，修正后的震级偏差向零偏差进一步集中，零偏差附近的震例样本数增多，二维震级修正法效果较一元线性回归法效果更显著，修正后的震级波动幅度更小， 震级修正效果检验可知，二维震级修正法得到的单台震级修正值更理想，与 CENC 标准震级更为一致。在对单台震级进行一元线性回归修正的基础上， 编制的单台二维震级修正表，对单台测定的中强震面波震级进行修正，该方法也易于实现，操作简单，对提高台站速报和编目震级的准确性具有积极的意义。

[1]李惠智.关于震级误差成因的初步分析[J].高原地震，2009，21(2):46-47.

[2]孟彩菊，赵春华，靳玉贞.2011 年 7 月.太原基准地震台数字地震仪震级偏差分析及校正[J]. 山西地震，2011(3):25-28.

[3]王庆民.单台测定Mb和MS震级与CENC测定震级偏差分析[J].地震地磁观测与研究，2006，27(S):102-107.

[4]周琼，曹志磊，胡莲芝，等.蒙城数字地震台记录面波震级的初步对比[J].地震地磁观测与研究，2008，29(5)：32-35.

[5]刘阳，周玲，周雯，等.琼中地震台计算震级与中国地震台网中心测算震级差异的探讨[J].地震地磁观测与研究，2010，31(1):25-28.

[6]祝怡红，曹志磊，蒋世清.单台Mb和MS震级与CENC震级偏差分析[J].地震地磁观测与研究，2011，32(1)：20-24.

[7]赵建和,张学应.Geotech 宽频带数字地震观测系统原理及应用[J].地震地磁观测与研究，2004，25(S)：21-27.

The Method of Revision Single seismic station Moderate-strong earthquake Magnitude’s deviation

FAN Dong1, CUI Dong-hua2

(1.Huaibei Seismic station of Anhui Province,Huaibei 235000,china;
2.Tianjin University of Finance and Economics Graduate Department,Tianjin 300222, china)

This paper edited and corrected theMS4.5 and above moderate-strong earthquake’ s surface wave magnitude of Huaibei seismic station(for short Huaibei station), contrast with the China Earthquake Netwok Center(for short CENC) magnitude parameter by a standard. Define the method of Two-dimensional revision of magnitude, comparative analysis of the two revision methods, we concluded that the method of T wo-dimensional revision of magnitude is remarkable and effectable.

Moderate-strong earthquake; Surface wave magnitude;Earthquak magnitude deviation; T wo-dimensional revision of magnitude

10.3969/j.issn.1003-1375.2014.03.010

2014-01-08

安徽省地震局科研合同制项目(项目编号：201226)

樊冬(1985—)，安徽泗县，本科，助理工程师，主要从事地震监测、形变观测与研究工作.E-mail:1312723090@qq.com.

A

1003-1375(2014)03-0045-05