儀器烈度國(guó)內(nèi)外使用情況分析總結(jié)

楊奕+李元

摘 要：本文簡(jiǎn)單總結(jié)了烈度的歷史并搜集了目前世界范圍內(nèi)主要國(guó)家的儀器烈度使用情況，把這些國(guó)家的儀器烈度計(jì)算確定方法做了簡(jiǎn)要總結(jié)，希望能為我國(guó)儀器烈度的發(fā)展提供一些參考。

關(guān)鍵詞：儀器烈度;計(jì)算方法;烈度

一、地震烈度的歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)

可以追溯到16世紀(jì)中期，意大利人Jacopo Gastaldi在研究1764年7月20日Maritimo Alps地震破壞時(shí)，在地圖上用不同的顏色標(biāo)出各地區(qū)受到的地震影響大小，這就是最早的地震烈度表的雛形。此后，各國(guó)研究者陸續(xù)編制或修定的地震烈度表有60多種。目前，各國(guó)采用的地震烈度表接近一致，除日本、我國(guó)臺(tái)灣外，各國(guó)普遍采用分十二度的烈度表，各烈度表情況如下：

（一）Modified Mercalli Intensity Scale簡(jiǎn)稱MMI烈度表

MMI烈度表在美國(guó)及歐美許多國(guó)家和地區(qū)使用，它最早由意大利人M.S.De.Rossi于1874～1878年編制完成，共分I～X度，是世界上第一個(gè)具有使用價(jià)值的地震烈度表。1902年意大利人Mercalli對(duì)其進(jìn)行了修改，從十度擴(kuò)充到十二度，并借鑒了Milne和大森房吉的研究經(jīng)驗(yàn)，為烈度配上加速度這一地震動(dòng)參數(shù)當(dāng)量，這就是Mercalli-Cancani烈度表。

（二）中國(guó)地震烈度表和MMI烈度表一樣，共劃分為I～XII度

1957年，謝毓壽先生結(jié)合我國(guó)建筑物的形式和結(jié)構(gòu)特征，編成了《新中國(guó)地震烈度表》。上世紀(jì)70年代，劉恢先院士結(jié)合國(guó)內(nèi)主要破壞性地震的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，領(lǐng)導(dǎo)修訂并形成了《中國(guó)地震烈度表》（1980）。90年代，由中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所陳達(dá)生等人牽頭，在1980年地震烈度表的基礎(chǔ)上吸收了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和歷史資料的分析結(jié)果，編寫了《中國(guó)地震烈度表》（1999）。這三代地震烈度表的共同特點(diǎn)是其評(píng)定判據(jù)都依據(jù)人的感覺、人工設(shè)施的破壞和自然環(huán)境的破壞。

（三）MSK烈度表

MSK烈度表是俄羅斯及東歐許多國(guó)家和地區(qū)的通用烈度表，它是在1964年由S.Medvegev、W.Sponheuer、V.Karnik三人共同編制的，和MMI烈度一樣，共分十二度，同時(shí)MSK烈度表給出了不同烈度時(shí)的地面最大加速度、速度、位移的取值范圍。

（四）1998年歐洲地震學(xué)委員會(huì)制定的烈度表（EMS98）

此表劃分為十二度，它最早的版本是1964年由S.Medvegev、W.Sponheuer、V.Karnik三人聯(lián)合研究完成的。

（五）1984年我國(guó)臺(tái)灣氣象局制定了烈度表

此表劃分為7度。

（六）日本氣象廳烈度表（JMA）

日本氣象廳烈度（JMA烈度），它將地震烈度分為有感和無感兩類，其中無感為“0度”、有感地震共分“8度”。

在地震應(yīng)急救援過程中，不僅僅需要知道地震的震中和震級(jí)，更需要知道地震破壞程度的空間分布。儀器烈度的定義是：如果烈度速報(bào)所給出的烈度是根據(jù)強(qiáng)震觀測(cè)記錄得到的，這個(gè)速報(bào)的烈度就稱為儀器烈度。

二、世界各主要儀器烈度系統(tǒng)介紹

（一）美國(guó)ShakeMap（震動(dòng)圖）系統(tǒng)

ShakeMap（震動(dòng)圖）系統(tǒng)的概念最先由David J. Wald提出，在1996年由他和Vincent Quitoriano開始設(shè)計(jì)并在加州安裝，隨著該系統(tǒng)的不斷應(yīng)用與完善，使其推廣至美國(guó)其它地震危險(xiǎn)區(qū)。ShakeMap綜合利用地震儀器記錄和地震位置、震級(jí)與地質(zhì)信息，估計(jì)地震影響地區(qū)的地震動(dòng)強(qiáng)度變化，并快速、自動(dòng)地生成震動(dòng)圖和儀器烈度圖。震動(dòng)圖包括PGA、PGV和三個(gè)周期點(diǎn)（0.3s，1s和3s）的加速度反應(yīng)譜值等值線圖，儀器烈度圖生成時(shí)采用的的地震動(dòng)參數(shù)為PGA和PGV。

（二）臺(tái)灣CWB速報(bào)震度

臺(tái)灣中央氣象廳（CWB）于1991～1996年在臺(tái)灣安裝了上千臺(tái)強(qiáng)震儀，并于1996年開始烈度速報(bào)應(yīng)用，并在1999年集集地震中初見成效，這也促進(jìn)了烈度速報(bào)系統(tǒng)在全世界范圍內(nèi)的推廣。現(xiàn)在的系統(tǒng)由82臺(tái)實(shí)時(shí)臺(tái)站和650臺(tái)強(qiáng)震臺(tái)站組成，可以在震后快速地（小于2分鐘）獲得PGA分布圖和速報(bào)震度圖。目前生成震度圖時(shí)采用的地震動(dòng)參數(shù)為峰值加速度，但有研究建議采用峰值速度更加可靠。

（三）日本JMA儀器烈度

日本氣象廳（JMA）在1991年提出并開始JMA烈度速報(bào)，并且不再進(jìn)行實(shí)際烈度調(diào)查。日本地震臺(tái)網(wǎng)密集，超過4500個(gè)臺(tái)站，臺(tái)站間距5km左右。另外，日本還有一些局部密集臺(tái)陣，如橫濱地區(qū)由150個(gè)臺(tái)站組成的臺(tái)陣和東京瓦斯株式會(huì)社（Tokyo Gas）的由331臺(tái)加速度儀組成的地震信息收集臺(tái)網(wǎng)和預(yù)警系統(tǒng)（Seismic Information Gathering Network Alert System，簡(jiǎn)稱SIGNAL。

（四）土耳其IERREWS系統(tǒng)

土耳其在伊斯坦布爾附近安裝了100臺(tái)GSM通訊撥號(hào)強(qiáng)震儀，10臺(tái)實(shí)時(shí)傳輸強(qiáng)震臺(tái)安裝在Great Marmara斷層附近，共同形成了伊斯坦布爾地震快速反應(yīng)與預(yù)警系統(tǒng)（Istanbul Earthquake Rapid Response and Early Warning System ，簡(jiǎn)稱IERREWS） 。此系統(tǒng)的快速反應(yīng)分系統(tǒng)在地震發(fā)生后每20s即向數(shù)據(jù)處理中心發(fā)送一次加速度反應(yīng)譜、PGA和PGV數(shù)據(jù)包，預(yù)期3分鐘內(nèi)政府就可以獲得地震動(dòng)、損失和傷亡分布估計(jì)圖。

（五）我國(guó)城市地震動(dòng)強(qiáng)度（烈度）速報(bào)臺(tái)網(wǎng)

我國(guó)“九五”強(qiáng)震烈度臺(tái)所采用的是中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所袁一凡研究員利用模糊方法[34]，綜合利用地震動(dòng)三要素（峰值加速度、傅氏振幅譜的峰值頻率和相對(duì)持時(shí)）和四個(gè)頻率點(diǎn)（8Hz、5 Hz、2 Hz和1 Hz）對(duì)應(yīng)的反應(yīng)譜值，進(jìn)行兩級(jí)評(píng)定，可以在震后得到強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站處的儀器烈度。

三、結(jié)語

從近年來幾次地震動(dòng)烈度速報(bào)的情況來看，儀器烈度與實(shí)際烈度存在著一定的差別，這主要依賴于烈度速報(bào)方法和選擇的參數(shù)是否合適，也就是需要尋求可靠的地震動(dòng)參數(shù)并用一種合適的方式來計(jì)算強(qiáng)震觀測(cè)臺(tái)站的儀器烈度。