青海数字测震台网台站地动噪声分析

2022-06-08万玉杰马丽李振凯

高原地震 2022年1期

万玉杰，马丽，李振凯

(青海省地震局，青海西宁 810001)

0 引言

青海省数字测震台网由11个国家测震台、28个区域测震台和1个小孔径台阵组成。随着观测环境的变化一些台站受到不同程度的干扰，背景噪声变大，夹杂干扰震相不易识别，给地震速报定位、地震预警等工作带来困难，因此对这些台站的噪声结果进行分析，提供相应的对策。

1 台网概况

青海省数字测震台网经中国地震台网中心JOPENS系统流服务器接收了共26个邻省地震台站数据，包括甘肃省4个、新疆维吾尔自治区2个、西藏自治区6个、四川省4个地震台站。根据青海省不同地区的经济发展状况及人口聚居情况，东部地区台站分布密度较大，台间距约为30～100 km；中部地区台站分布密度较小，台间距约为100～200 km；西部地区台站分布极其稀疏，平均台间距大于200 km。目前，青海省数字测震台网的台站分布情况如图1所示，台站仪器配置及基岩类型如表1所示。本文选用参加国家资料评比的11个国家测震台站和27个区域测震台站作为研究对象。

表1 测震台站仪器配置

续表

图1 青海与邻省省测震台站分布

2 数据资料选取与预处理

选取2012年1月1日～2021年12月31日每年5月份中除地震事件外连续48 h的波形数据进行该台站当月台基噪声的计算。因为数字波形中包含直流分量，不表示地面运动，在计算中必须扣除。把整个记录长度求和除以记录的总数，即取记录的平均值作为该记录的直流偏离量，然后逐点减掉直流偏离量[1]。

(1)

其中，fj表示每个采样点的值，N为记录长度的总采样个数。

扣除仪器响应：

(2)

式中，Sd代表仪器的灵敏度，A0是归一化常数，rn为复零点，pm为复极点。

3 计算台基噪声功率谱

数字地震仪的地动噪声功率谱密度根据仪器种类及零点和增益参数计算[2]，公式为：

(3)

式中：P—加速度或速度功率谱密度；

f0—分度倍频程中心频率；

RBW—相对带宽；

fu—分度倍频程上限频率；

fl—分度倍频程下限频率。

4 计算结果

一般用垂直向来测定台基噪声功率谱密度曲线。中国地震局制定的《地震测震台站观测环境技术要求》规定将台基背景噪声在1～20 Hz频带范围的速度RMS值作为评估标准，因此本文只列出各台垂直向1～20 Hz的台基噪声计算结果(表2)。从表2中的计算结果可以看出10年来青海省各测震台站的台基背景噪声RMS值在逐年增长，变化曲线图如图2所示。根据《地震测震台站观测环境技术要求》，台基背景噪声RMS<3.16×10-8m/s为Ⅰ类台基，3.16×10-8m/s≤RMS<1.0×10-7m/s为Ⅱ类台基，1.0×10-7m/s≤RMS<3.16×10-7m/s为Ⅲ类台基。

表2 各测震台2012年至2021年每年5月份垂直向台基噪声计算结果

续表

图2 RMS值变化对比曲线

根据计算结果，都兰地震台2013年和2014年台基噪声有明显变化，究其原因，是摆房附近修建高速公路严重影响观测质量，因此对该地震台台址进行了择址重建，于2014年11月迁至海西州都兰县香日德镇东山村观测山洞，2015年起台基噪声RMS值明显好转，恢复Ⅰ类水平。德令哈地震台和民和地震台10年来的噪声水平都在Ⅱ类台基RMS值范围内，属Ⅱ类台基。西宁地震台RMS值最大，为Ⅲ类台基。同仁地震台噪声水平在10年计算结果中有两年结果较大，其余都在Ⅰ类台基RMS值范围内，属Ⅰ类台基。大柴旦地震台噪声水平在10计算结果中只2021年结果较大，其余都在Ⅰ类台基RMS值范围内，属Ⅰ类台基。循化、囊谦和久治地震台的噪声水平在10年来的计算结果变化波动比较大，多个年份的噪声水平在Ⅱ类台基RMS值范围内，考虑到影响台站观测环境的因素会随着时间的推移增多，因此将这三个台站归为Ⅱ类台基，其余地震台站均达到Ⅰ类台基噪声水平。RMS值变化较大的地震台站如图3所示。