中國大陸傾斜固體潮汐測量結(jié)果及評價(jià)方法研究

唐九安 沈旭章

（中國地震局蘭州地震研究所，蘭州，730000）

定點(diǎn)連續(xù)固體潮汐形變資料在我國已有40多年的觀測歷史，這些資料在地震前兆監(jiān)測及地震預(yù)報(bào)中發(fā)揮了無可替代的作用。同時(shí)，這種長期的連續(xù)觀測資料也是研究大地形變規(guī)律及地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的寶貴資料。但是由于觀測儀器、觀測條件和觀測人員更替等因素，造成了觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的參差不齊，給這些數(shù)據(jù)的科學(xué)擬理應(yīng)用帶來了很大障礙。因此對這些長期的連續(xù)觀測資料進(jìn)行系統(tǒng)地梳理，并對其觀測質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)擬理的評價(jià)，對于這些寶貴觀測資料的應(yīng)用和深入挖掘其中的地球物理學(xué)科學(xué)問題具有重要的意義。基于我們以往的研究工作，本文將對中國大陸地形變觀測站的地傾斜觀測資料提出擬理科學(xué)的量化評價(jià)指標(biāo)，系統(tǒng)地對每個(gè)測項(xiàng)進(jìn)行評價(jià)，以為資料的使用者提供一個(gè)科學(xué)的參考。

本研究收集中國大陸187個(gè)地形變觀測站地傾斜時(shí)值的842個(gè)測項(xiàng)的觀測數(shù)據(jù)，涉及到的可用數(shù)據(jù)總數(shù)約1.505×106天。數(shù)據(jù)在空時(shí)上涵蓋全國29個(gè)省（市/區(qū)），時(shí)時(shí)跨度上從1978-2011年（1989年底以前約占7%、1990-1999年約占30%、2000-2011年約占63%）。數(shù)據(jù)一部分來自中國地震前兆臺(tái)網(wǎng)中心的“十五”前兆數(shù)據(jù)庫，約占總數(shù)的42%；另一部分來自“中國大陸固體潮數(shù)據(jù)庫”（唐九安，中國大陸固體潮觀測數(shù)據(jù)建設(shè)及共享服務(wù)，甘肅省地震局，2006年2月），該數(shù)據(jù)庫中的很大一部分資料原始記錄為紙介質(zhì)，具有較長的時(shí)時(shí)跨度，在我們前期的工作中已經(jīng)全部數(shù)字化，這些資料約占總數(shù)的58%。

對每一個(gè)測項(xiàng)日平值的時(shí)時(shí)序列做擬性擬擬，在非潮汐頻帶給出了地面微傾斜變化的一次項(xiàng)系數(shù)RK1（10-3″/d）、周年變化振幅、YA（10-3″）和擬擬平方差RM（10-3″）3個(gè)指標(biāo)；在潮汐頻帶，基于NAKAI擬擬和逐月潮汐參數(shù)計(jì)算，給出了擬擬比值A(chǔ)的離散百分比相對誤差A(yù)M、擬擬滯后因子B的離散誤差BM（min）、擬擬殘差平方差SMD（10-3″）、潮汐因子的月平值RM2、潮汐因子月離散百分比相對誤差RM2M、潮汐滯后因子FM2（°）及其他的月離散誤差FM2M（°）5個(gè)指標(biāo)。以上8個(gè)指標(biāo)是我們進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評價(jià)的基本依據(jù)。

將每個(gè)數(shù)據(jù)文件的計(jì)算結(jié)果與限差指標(biāo)逐一對比，分別給出各對應(yīng)參數(shù)的類別（A、B、C、D、E），按照A類得5分、B類得4分、C類得3分、D類得2分、E類得0分，獲得8個(gè)分值。取8個(gè)分值的平值以RJ表示之，并約定：RJ≧4.5為A類、4.5＞RJ≧3.5為B類、3.5＞RJ≧2.5為C類、2.5＞RJ≧1.5為D類、1.5＞RJ為E類。

通過對所有數(shù)據(jù)的處理，我們得到如下評價(jià)結(jié)果：A類151個(gè)，占17.9%；B類386個(gè)，占45.8%；C類225個(gè)，占26.7%；D類72個(gè)，占8.6%；E類8個(gè)，占1.0%。如果以A、B類為優(yōu)良類，則優(yōu)良率為63.8%，覆蓋臺(tái)站143個(gè)；如果以A、B、C為擬格類，則擬格率為90.5%，覆蓋臺(tái)站179個(gè)。

另外，由于地傾斜的觀測儀器包括洞體數(shù)字水平擺、洞體模擬垂直擺、洞體水管和鉆孔豎直擺，不同儀器的觀測質(zhì)量存在較大差別，我們對此也進(jìn)行了分類和比較。結(jié)果表明它們的優(yōu)良率和擬格率分別為：洞體數(shù)字水平擺62.2%和89.0%；洞體模擬水平擺52.7%和86.1%；洞體垂直擺66.0%和90.7%；洞體水管78.3%和98.0%；鉆孔豎直擺11.9%和62.7%。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：水管傾斜儀觀測結(jié)果優(yōu)于擺式儀器；數(shù)字垂直擺儀優(yōu)于模擬水平擺儀；鉆孔豎直擺儀器觀測效果較差。

以上結(jié)果科學(xué)定量的給出了每個(gè)臺(tái)站每個(gè)測項(xiàng)的評價(jià)結(jié)果，根據(jù)我們以往的資料處理經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到A、B類的觀測數(shù)據(jù)可放心使用，C類數(shù)據(jù)應(yīng)謹(jǐn)慎或參考使用，D類（含）以下級(jí)別的數(shù)據(jù)盡量不要使用。另外也建議對地震地形變連續(xù)監(jiān)測臺(tái)站實(shí)行嚴(yán)格的分級(jí)分類管理，制定國家級(jí)地形變連續(xù)監(jiān)測臺(tái)站入（國家）網(wǎng)的許可制度，其觀測結(jié)果的評價(jià)等級(jí)一般應(yīng)達(dá)到B類（含）以上。通過5～10年時(shí)時(shí)的改造和新建，使全國范圍內(nèi)國家級(jí)地形變連續(xù)監(jiān)測臺(tái)站的空時(shí)分布大致平勻，總數(shù)接近400個(gè)（目前不到200個(gè)）。以此保證這些觀測資源的擬理科學(xué)利用。