福建地震預警系統在仙游震群的應用

摘 要：地震預警技術是防震減災的有效手段之一。本文針對2013年福建仙游震群，研究福建地震預警系統的預警能力及效果。通過與福建地震速報結果對比，軟件系統的定位平均偏差為：8.31±7.06km；震級估算平均偏差為：-0.7±0.74個震級單位；距首臺觸發后發布第一報用時：7.0±2.3s。結果表明，福建地震預警系統具備足夠的準確定和時效性。

關鍵字：地震預警；震群；時效性；準確性

基金項目：國家科技支撐計劃：2014BAK03B02；中國地震局測震臺網青年骨干培養專項：20150415；福建省地震局科技攻關專項：G201503.

地震預警最早由美國的Cooper博士提出[1]，其核心思想是在真實的地震發生后，利用在地震活動地區布置的地震檢測儀器以及實時通信傳輸線路對地震進行實時監測，利用地震P波傳播速度大于破壞性S波，以及電磁波傳播速度遠遠大于地震波波速的原理，在短的時間內使用少量地震信息，盡可能準確的估算地震震源位置、發震時間、地震震級、估計預警目標區地震動和破壞程度及地震波到達時間，進而搶在地震P 波或強地面運動段S 波到達預警目標區之前，對目標區發出地震警報，以消除各種直接或者間接的災害威脅。

目前，國際上已經建設了多個針對特定設施、單個城市、大區域及面向公眾的地震預警系統，部分已經取得減災實效。如墨西哥、日本、美國， 我國的臺灣、土耳其、羅馬尼亞、意大利、希臘、葡萄牙等。其中墨西哥SAS系統和日本緊急地震速報預警系統分別于1993年8月和2007年10月開始面向公眾發布地震預警信息，目前已經取得了防震減災效果。其他系統部分面向特殊行業發送地震預警信息，部分仍然處于測試階段[2-8]。

福建省地震局歷時3年，研發出一套地震預警系統。并在福建進行示范運行。本文針對福建地震預警系統對仙游震群的處理結果進行統計和分析。

1. 福建臺網狀況

福建“十一五”測震臺網由85個測震臺組成，臺站的平均間31km。東部沿海密集區域則為20km左右。44臺傳輸協議為MSTP，網絡平均延時為1.4s左右，41臺傳輸協議為SDH，平均延時2.1s左右。如圖1中藍色三角形是臺站的分布情況。

2、數據來源

本文選取2013年8-10月福建省仙游縣連續發生的9個震群事件，作為研究數據。數據目錄見表1。震中分布對比如圖1，紅色為地震預警定位震中分布，綠色為福建速報目錄震中。

3 地震預警系統處理情況統計

仙游震群9個地震事件，位于福建地震臺網網內，臺站分布相對密集，定位效果總體較好。地震預警系統處理并發布了8個，定位結果平均誤差為8.31±7.06km。其中4個偏差5km以內，占50%；6個偏差10km以內，占75%；7個偏差20km以內，占87.5%；100%偏差25km以內。偏差分布如圖1。

預警震級與速報震級結果對比，平均偏差為-0.7±0.74個震級單位。其中有6個事件的震級誤差介于±1個震級單位之間，占發布震例的75%；2個偏差較大。分布如圖2：

地震預警發布第一報信息距首臺觸發平均需時為7±2.3s。其中7個事件的預警首報在首臺觸發后10s（包括10s）之內發布，占全部測試事件的87.5%；100%位于首臺觸發后15秒以內。分布如圖3：

4 漏報事件原因分析

2013年8月3日2時43分56秒福建仙游ML4.2級地震，震中東經118.746北緯25.635，地震預警處理但未發布。

從圖4的地震波形可以看出，在仙游地震發生之前，臺灣地區發生了一個小地震，掩蓋了仙游地震的P波震相，這導致地震預警系統無法識別仙游地震，最終導致該地震漏報。

5 總結

地震預警系統對仙游震群的處理結果表明，對于小范圍的地震頻發區域，地震臺站相對密集的情況下，地震預警系統的定位接近人工定位結果，其準確性能夠滿足地震預警對軟件系統的要求。

地震預警軟件估算震級結果具備一定的精度，基本滿足地震預警的實際需求，因為統計震級參數選取的事件震級較大，在處理小震級事件時，結果離散性相對偏高，地震預警震級估算參數需要進一步擴充。

仙游震群地震預警基本上能夠在首臺觸發后5-10秒發出第一次地震預警信息，說明地震預警系統能夠充分滿足地震預警系統的時效性要求。

對于雙震導致的震相疊加等問題，地震預警系統還需要做進一步的研究。

參考文獻

[1] Cooper. Letter to editor， San Francisco Daily Evening Bulletin， 1868， Nov.3， 1968.

[2] Hongcai Zhang， Xing Jin， Yongxiang Wei，et al. An Earthquake Early Warning System in Fujian， China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 2016 Vol. 106， No. 2， pp. 755–765.

[3]張紅才， 金星， 李軍， 等. 地震預警系統研究及應用進展[J]. 地球物理學進展， 2013， 28（2）： 706-719.

[4]高峰， 楊學山， 馬樹林. 地震預警系統綜述[J]. 自然災害學報， 2014 （5）： 62-69.

[5]馬梟. 地震預警系統研究及應用進展[J]. 電子測試， 2016， 13： 076.

[6]張晉輝. 墨西哥地震預警系統發展簡介[J]. 國際地震動態， 2015 （2015 年 11）： 4-5.

[7]馬強. 地震預警技術研究及應用[D]. 博士學位論文. 哈爾濱：中國地震局工程力學研究所， 2008.

[8]吳林斌. 中國地震預警系統現狀與發展前景綜述[J]. 大地測量與地球動力學， 2013， 33（Supp. 2）： 123-125.

作者簡介

于培青（1982-），男，漢族，工程師，主要從事地震監測、地震預警及烈度速報等方面科研工作.