基于空間離散烈度點橢圓模型的歷史地震參數估計方法研究

吳 清

基于空間離散烈度點橢圓模型的歷史地震參數估計方法研究

吳 清

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

由于地震儀器記錄的歷史較短，不足以在短時間、小尺度范圍內弄清楚地震活動性規律，因而研究歷史地震非常重要。地震史料只有轉換成用現代地震參數（如震級、震中位置等）的形式來表達，才有可能用于地震科學的各種研究。已出版的各版本歷史地震目錄中地震參數估算方法主觀經驗性較強，不確定性較大；現有新方法多以圓烈度衰減關系為基礎，忽略了烈度分布的橢圓特征。本文通過建立橢圓烈度分布模型，聯立橢圓數學方程，直接代入原始烈度點信息來估算歷史地震基本參數，并以蒙特卡洛方法對參數估定的不確定性進行定量分析，以提高歷史地震參數估計的科學性，減少主觀判斷帶來的不確定性。

本文首先分析了歷史地震資料的特點，認為我國歷史地震記錄雖然跨度時間長，資料豐富，但受歷史條件所限，在時、空、強上分布都不均勻，地震記錄與烈度點都存在著不完整性，而且歷史地震參數不確定性較大。

針對歷史地震資料的特點，我們基于宏觀影響場的圖像特征來建立地震烈度橢圓分布模型。引入空間統計分析的概念，從空間數據的角度給出了離散烈度點的定義，闡述了空間離散烈度點建模理論。以原始烈度點空間分布為基礎用最小二乘法擬合各地震各烈度區橢圓烈度估計線，進而對烈度估計線統計回歸，得到橢圓烈度分布模型。依據所能獲取的地震烈度信息，本文建立了適用于中國南北地震帶、東部地區和新疆地區的橢圓烈度分布模型。該模型的建立充分利用了大量原始離散烈度點信息，通過數學手段得到烈度估計線，避免了等震線圈定過程中的主觀經驗因素。

根據所建立的橢圓烈度分布模型，聯立考慮中心點和方向性的橢圓數學方程，建立了地震參數估計方程，給出了參數求解的基本條件，并用既有儀器測定記錄又有宏觀考察數據的現代地震進行了內符驗算和外推驗算，證明了算法的可行性。采用蒙特卡洛方法，通過大量的抽樣模擬，定量分析了所得參數的不確定性，并進一步討論了本文所提算法的穩定性和適用性。

本文建立了一套估算地震震中與震級的方法，旨在用此方法來估算只有烈度記載且烈度數據點相對較少的歷史地震參數。以云南地區和山西地區為例，將此方法應用于有真實歷史記載的地震進行了試算。歷史地震算例表明，此方法對烈度數據點較少、等震線不易勾畫的歷史地震頗為有效。處理過程直接明了，一定程度上減少了主觀不確定性，可重復和再現。同時證明了該方法對烈度信息空間分布散亂的穩定性。

由于單烈度點地震占了歷史強震總數的近1／3，本文單獨對這類地震進行了討論分析。研究表明，歷史強震目錄里單烈度點地震的震級可能存在普遍偏小的問題，尤其是在新疆、西藏和青海等地廣人稀而又地震活動頻繁的地方，可能會造成大量歷史大震的漏記或者錯記。

最后對研究工作進行了總結，討論了存在的問題，并給出了使用歷史地震資料的若干建議與研究展望。

本文建立了橢圓烈度分布模型和地震參數估計方程，直接利用全部烈度點的空間分布信息來估算地震震級和震中，為歷史地震參數的確定提供了新的思路與方法，進一步提升了地震史料的可用性，提高了歷史地震參數的可靠性，對于歷史地震的重建和歷史地震參數的校核具有重要意義。

歷史地震；震中；震級；空間離散烈度點；橢圓烈度分布模型；地震參數估計方程；不確定性

（作者電子信箱，吳清：wuqing908＠sina.com）

P315；

： A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2014.02.011