P與S波短周期面波參數計算

摘 要:闡述了利用P與S波，用程序計算發震時刻與震中距離的方法，達到準確計算、減少誤差、提高工作效率的目的。

關鍵詞:P波S波發震時刻震中距離

中圖分類號:P315文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(A)-0117-01

地震造成的破壞力跟地震震級與地震發生的深度有關。有的地震雖然震級很大，但深度比較深，則地震能量到達地表時幾乎都衰減，并沒有多大破壞力。地震學上淺層地震深度視為0.0公里。如果震級并不大，但發生在地球淺層，則破壞力是比較大的。因此在遠震分析中比較重視地球淺層發生的地震。本程序是基于遠震中淺層地震的計算原理設計的。

在遠震中，震中距為105°范圍內縱波P震相是地震圖上的初至震相，其后是S震相。因此用這兩個波作為計算震中距離和發震時刻的依據，但需要計算時間差、查閱走時表等，計算過程比較復雜而且容易出錯。

根據這些問題，用《Visual Basic》編寫了《P與S波短周期面波參數計算》程序，使計算過程變得簡單，為遠震分析提供了方便而快捷的計算工具。

1 計算原理

在分析地震時，首先要判斷地震記錄圖上記錄到的地震是否遠震。遠震則記錄圖上的持續時間比較長，一般可達數十分鐘。而且隨著震中距離的逐漸增大，不僅震動的持續時間長，而且觀測到的震相也增多，地震波的周期也逐漸增大。在震中距離小于90°的情況下，地震記錄圖上主要震相是縱波(P)和橫波(S)。通常縱波的周期不大于5秒，橫波的周期稍長且振幅也較大。相反，愈是近的地震，在記錄圖上震動持續的時間愈短，甚至有時弱小的近震常常持續還不到一分鐘。

如上述，使用程序之前首先要正確分析P與S波震相，才能準確計算出有關參數。

遠震中，因為縱波(P)的速度大，橫波(S)的速度小，雖然它們在震源處是同時出發的，但隨著時間的推移(亦既距離的增加)，二者在更遠的距離上到達時間差也就越大。反之，根據它們到達的時間差的大小也可以確定震中距離的遠近。根據這原理，把記錄圖上分析的P與S波震相到時輸入到程序，則首先計算P與S波到達臺站的時間差，然后根據《國內短周期面波走時表》確定震中距離。

震中距離確定，則無論是遠震還是近震都可以根據走時表求得發震時刻。方法是當已知某臺的震中距離Δ時，便可在走時表中查得相應的P波走時，P波的到時減去走時便是發震時刻。根據這原理，程序根據震中距離在《國內短周期面波走時表》中判斷相應的P波走時，之后P波到時減去P波走時得出發震時刻。

上述中震中距離是地震發生的地點與地震臺之間距離，P波走時是P波到達地震臺所用的時間，P波到時是P波到達地震臺的時間，發震時刻是地震發生的時間。

2 使用說明

在記錄圖上正確分析P和S波到時后，在Windows環境下運行《P與S波短周期面波參數計算》程序，則彈出如圖1畫面。

(1)程序<基本參數>欄里，以時、分、秒的順序輸入P與S波到時即地震臺記錄波形時間。然后點擊<計算>按鈕，即可計算出發震時刻與震中距離并顯示在<計算結果>欄中相應位置。

(2)<計算結果>欄中震中距離以公里、度為單位顯示，以便于地震分析中使用。

(3)<參考參數>欄里顯示，程序在計算中所使用的關鍵參數S—P(兩個波到達地震臺時間差)、Tp(P波到達地震臺所需時間)等，便于分析和驗證時使用。

(4)如果要重算或計算下一個，則點擊〈清空〉按鈕。程序將清空欄里所有數據，以便輸入新的數據。(如圖1）

例如，延邊地震臺2010年記錄到遠震，P:20:39:45.5，S:20:42:07.0。如圖1，在<基本參數>欄相應位置輸入P與S波到時后點擊<計算>按鈕，則<計算結果>欄中相應位置顯示發震時刻:20:36:43.5、震中距離:1389.9Km即12.5?等計算結果。在<參考參數>欄中相應位置顯示在計算中使用的關鍵參數S-P:02分21.5秒、Tp:03分02秒等。

3 幾點說明

(1)本程序運行需要安裝《Visual Basic》程序。

(2)<基本參數>欄中所有項必須有數據，如果缺一項，則程序不進行計算。

(3)輸入數據時，可以按鍵把光標移動到下一個欄里，避免頻繁使用鼠標。

(4)程序的<計算結果>和<參考參數>欄里不能輸入數據，此欄只用于顯示計算結果。

(5)由于程序中在判斷震中距離和P波走時時，用的是《國內短周期面波走時表》，本程序只適用與震中距離在1.0度至27.5度、深度是0.0公里的情況下。為了避免錯誤的使用，在程序題目下方標出震中距離范圍，并且在程序左上角上做了提示菜單。

4 結語

本程序主要是用于數字化臺站近震分析，是臺站日常工作中的實用程序。從試用情況來看該程序具有操作簡單、運行穩定、計算結果準確等特點。由于該程序是日常數據處理軟件，在使用中還需不斷改進和完善。

參考文獻

[1]王新民，于翔志.2006.Visual Basic程序設計[M].北京:電子工業出版社.

[2]時振梁，張少泉，趙榮國，吳開統，陸其鶴，張敏政.1992.地震工作手冊[M].北京:地震出版社.

[3]劉克驤，孫自剛，等.2006.單臺測震分析輔助軟件的設計及實現[J].地震地磁觀測與研究.

[4]鄧存華，李雷，等.2006.CDSN日常分析工作輔助軟件設計[J].地震地磁觀測與研究.