地震预警系统在福建“十五”、“十一五”台网下应用

摘 要：本文利用“十五”、“十一五”福建地震台网的EVT数据，对福建地震预警系统进行对比试验，结果表明，在早期台网条件下，预警系统具备一定的时效，在台间距更小的台网条件下，地震预警系统处理效果更好。

关键字：地震预警；地震台网；台间距

地震预警是在真实的地震发生后，利用地震监测台网实时获取地震波形，利用地震P波传播速度大于破坏性S 波和面波，以及电磁波传播速度远远大于地震波波速的原理，在尽可能短的时间内使用先前获得少量地震信息，估算地震基本参数（震源位置、发震时间、地震震级）、估计预警目标区地震动和破坏程度以及破坏性地震波到达时间，进而抢在破坏性地震波到达预警目标区之前，对可能破坏区域发出地震警报，以便启动地震应急控制系统、以消除各种直接或者间接的灾害威胁。

目前，国际上已经建设了多套地震预警系统，如墨西哥、日本、美国， 我国台湾、土耳其、罗马尼亚、意大利、希腊、葡萄牙等。其中墨西哥SAS系统和日本紧急地震速报预警系统分别于1993年8月和2007年10月开始面向公众发布地震预警信息，已对多个地震发出了警报，取得减灾实效，部分系统仍处于测试阶段。 [1-3]。

福建省地震局历时3年，研发出一套地震预警系统。并在福建与首都圈示范运行。本文针对地震预警系统在不同台网条件下的应用做测试对比研究。

1 福建“十五”、“十一五”台网状况及数据

福建“十五”测震台网，由41个测震台站组成，采用SDH传输协议，平均网络延时2.1s。“十一五”测震台网由85个测震台组成。新建设的44个台站的网络传输协议改用MSTP，平均网络延时1.4s。通过加建测震台站，台站的平均间距从54km降到了31km。东部沿海密集区域则为20km左右。台站分布情况如图1。

收集到福建省2003年2月-2012年11月间发生于福建省区域内及周边地区的107个ML3.0级以上历史地震事件，“十五台网91个” ，“十一五”16个，震中分布如图2。

2 在线运行情况分析

地震预警离线测试结果显示“十五”台网91个地震，发布81个，发布率89.01%；“十一五”台网16个地震，发布14个，发布率87.50%。共漏报12个。

“十五"台网下共发布81个，定位结果平均误差为14.07±14.73km；其中有共80个40km以内，占98.8%；最大偏差为101.1km；”十一五"台网下共发布14个，定位结果平均误差为3.57±8.20km；100%位于40km以内；最大偏差为31.7km。分布如图3。

“十五"台网预警震级与编目震级结果对比，平均偏差为0.3±0.59个震级单位，其中有29个事件的震级误差介于±0.50个震级单位之间，占发布测试震例的35.80%，74个事件的震级误差介于±1.0个震级单位之间；2个偏差较大；”十一五"台网震级平均偏差为0.23±0.58个震级单位；其中有6个事件的震级误差介于±0.50个震级单位之间，占发布测试震例的42.87%；11个事件的震级误差介于±1.0个震级单位之间。分布如图4：

“十五"台网地震预警发布信息距首台触发平均需时为8.94±3.12s，其中68个事件的预警首报在首台触发后10s（包括10s）之内发布，占全部测试事件的83.95%，78个位于首台触发后15秒以内，占发布震例的96.30%，最大用时21.2秒；”十一五"台网发布平均需时为6.75±4.20s，其中12个事件的预警首报在首台触发后10s（包括10s）之内发布，占全部测试事件的85.71%，13个位于首台触发后15秒以内，占发布震例的92.86%，最大用时16.4秒。分布如图5。

3 异常结果分析

2007年12月10日6时12分48秒浙江庆元县ML3.2级地震，震中东经119.08北纬27.58，地震预警定位结果与地震目录偏差101.1km，该地震事件波形图如图6.

误差偏大的原因是NAP台在震前有一个脉冲式似标定波形，导致震相提前15秒到达，该震相参与定位，导致定位震中靠近NAP台。该问题通过对标定波形的特定标识进行设置和判别后，即可不再发生。

此次地震预警试验，漏报12个。漏报地震分布图如图12。其中网缘6个，网内6个。漏报原因有三种：一是波形质量差，导致震相识别困难或者错误，漏报6个；二是双震，由于后一地震P波被覆盖，导致漏报2个；三是不满足发布条件，由于震级估算偏低，不满足预警设置标准，漏报4个。

4 总结

选择107个历史地震事件进行试验，地震预警软件的测试结果表明，地震预警软件地震定位结果与编目结果间的差异较小，能够满足地震预警的实际需要，但是“十一五”台网下的定位效果和震级估算效果明显好于“十五”台网。“十五”台网能够在首台触发后8-15秒发出第一次警报，“十一五”台网条件下地震预警系统在首台触发后5-10秒发出第一次警报；说明在台间距更小的“十一五”台网条件下，地震預警系统的准确性和时效性能够得到更好的保证。

地震预警系统估算震级结果具备一定的精度，基本满足地震预警的需求，因为统计震级参数选取的事件存在局限性，导致小震级的离散性相对偏高，因此地震预警震级估算公式需要进一步改进和完善；软件处理速度基本能够充分满足地震预警系统的时效性要求。对于双震这类非人为干扰事件，地震预警系统还需要做更多的研究和改进。

参考文献

[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]张红才， 金星， 李军， 等. 地震预警系统研究及应用进展[J]. 地球物理学进展， 2013， 28（2）： 706-719.

[3]马强. 地震预警技术研究及应用[D]. 博士学位论文. 哈尔滨：中国地震局工程力学研究所， 2008.

作者简介

于培青（1982-），男，汉族，工程师，主要从事地震监测、地震预警及烈度速报等方面科研工作。endprint