日本東北地區太平洋近海地震震級更改的理由*

上野 寬八木勇治

1）日本氣象廳

2）筑波大學

日本東北地區太平洋近海地震震級更改的理由*

上野 寬1）八木勇治2）

1）日本氣象廳

2）筑波大學

2011年3月11日發生的日本東北地區太平洋近海地震震級（M）最終被確定為9.0，其中共變更過3次。即：Mj7.9（2011年3月11日，14：49公布）→Mj8.4（2011年3月11日，16：00公布）→MW8.8（2011年3月11日，17：30公布）→MW9.0（2011年3月13日，12：55公布）。

最初發布的M 7.9和M 8.4稱為氣象廳震級（Mj）值，M 8.8和M 9.0是矩震級（MW）值。

氣象廳震級是利用日本各地觀測到的地震波的最大振幅，進行距離衰減效應修正后確定的。氣象廳以往采用的是固有周期5～6 s的地震儀的最大振幅，由于過去90年間采用一貫的方法進行計算，所以，具有可與過去發生的地震的M進行比較的優點。另外，用最大振幅求震級，速報性也較高，而且也有與地震動造成的災害的相關性好的優點。但是，越是規模大的地震越具有緩慢悠長持續滑動的特點，會出現周期很長的地震波。采用氣象廳的地震儀就有不能準確捕捉這種周期長的地震波振幅的缺點。為此，一旦地震規模過大（大約M 8.5以上），氣象廳的震級就會出現到頂的問題。

另一方面，可以采用包括長周期地震波在內的所有地震波形，根據發生地震的斷層運動的強度（與斷層大小×斷層走滑成比例的量）算出矩震級。矩震級可以根據最終的斷層運動的規模求得，所以，具有M不會到頂而能應對特大地震的優點。同時，由于還需要進行地震波解析，所以，當規模大破壞過程復雜時，要迅速且高精度計算還有一定的困難。

通常情況下，氣象廳為了判定海嘯發生和快速傳達信息，會立即求出氣象廳震級，作為速報值發布。在計算速報值方面，從速報觀點出發，只是使用有限的地震觀測點的數據。速報發布一段時間后，再采用更多的地震觀測點的數據，計算氣象廳震級，作為暫定值發布。

在這次東北地區太平洋近海地震時，為了迅速發布海嘯警報等，采用從地震發生到2分半時間的最大振幅，求得氣象廳震級為7.9，于2011年3月11日14時49分首先作為速報值發布（圖1）。這次地震是一次斷層破裂持續時間達3分之久的超巨大地震，地震發生后約2分半期間，是在距震源較近的觀測點觀測到的最大振幅，但距震源較遠的觀測點還沒有觀測到最大振幅。為此，當加上全部觀測點的最大振幅數據，再次計算氣象廳震級時，就變成8.4了。

如前所述，特大地震時，氣象廳震級會到頂，不能對地震規模做出準確評價。通常，也同時計算矩震級，但用于計算矩震級的日本寬頻帶地震觀測點的數據，幾乎都超過量程，無法計算。于是，就采用世界的觀測點數據進行解析。氣象廳通常計算矩震級的周期帶是83～333 s。按照這個條件，矩震級便定為8.8了（圖2a）。

圖1 氣象廳震級計算采用的日本國內的地震波形圖（位移波形），各觀測點的最大振幅通過格式化成為固定值

圖2 用于計算矩震級的海外地震波形圖（位移波形），表示出可以比較的兩個波形的最大振幅。即便是同一地點，也由于關注的周期不同，地震波形及振幅也有差異

另一方面，由于求斷層運動時對地球構造的假定、斷層模式的設定、使用地震波周期的原因，震級的大小會有0.1～0.2左右的變化。由于這次地震規模大，分析時更關注更長的周期波（周期200～1000 s，圖2b），于是，矩震級便定為9.0了，地震發生后的第3天，將它作為最終值發布。

我們也許會認為一個地震只有一個震級，但是，用根據地震波最大振幅求震級的方法和根據斷層運動規模求震級的方法，就會出現值的變化。還有，即便用同一方法，用于計算的數據長度或各種假設等原因，值也會發生變化。往往越是特大地震，震級值有越容易變化的傾向，要想了解與特大地震規模有關的特征時，必須在理解各個地震震級性質的基礎上，關注有關的信息。

譯自：日本地震學會広報紙なゐふる，2011年7月，第86期：6-7

原題：M 7.9→M 9更新の理由

（北京市地震局 彭巖 譯；盧振恒 校）

（譯者電子信箱，彭巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

P315；

D；

10.3969/j.issn.0235-4975.2012.01.002

2011-12-05。