涇縣地震臺中強震面波震級偏差對比分析

李章 李本有 嚴吉 譚笑 程文坤 方寧新

摘? 要：收集整理涇縣地震臺2017—2018年兩年測定的地震Ms震級，和中國地震臺網(wǎng)中心（簡稱CENC）公布的震級進行對比，對兩者震級偏差進行統(tǒng)計，從地震震中距、地震深度、相關(guān)性等方面分析震級偏差的影響原因，并得出線性回歸方程，并對震級偏差進行二維修正，修正后的結(jié)果可以用于今后涇縣地震臺記錄中強震時面波震級偏差修正。

關(guān)鍵詞：中強震? 震級修正? 涇縣地震臺

中圖分類號：P315 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（b）-0202-03

震級大小是一個地震的基本參數(shù)之一，對地震的監(jiān)測預報和震后救援工作有著非常重要的意義。由于地殼結(jié)構(gòu)和巖石特性、地震波在介質(zhì)中傳播時發(fā)生不同變化，以及儀器本身性能的影響，都會造成震級測定的偏差。對臺站在實際單臺定位得到的震級的精確測定造成一定影響。因此該文對偏差形成原因進行分析，建立線性回歸方程，這對提高涇縣地震臺地震速報和地震分析提供參考依據(jù)。

1? 臺站觀測環(huán)境

涇縣地震臺地處皖南山區(qū)的宣城市涇縣城關(guān)鎮(zhèn)桃園村湖山坑，坐標經(jīng)度：118.37°;緯度：30.70°;高程：55m。構(gòu)造處于南陵凹陷南端，附近有江南深斷裂和周王斷裂通過，小斷層發(fā)育，臺址有大面積石英砂巖出露。

2? 計算方法

我們在研究兩個變量，y之間的相互關(guān)系的時候，建立（1，y1）（2，y2）…（n，yn），從這些在坐標系中的點，可以得到關(guān)于n個點Pi（i，yi）在坐標系中分布的關(guān)系，其中（i=1，2，…，n）。如果這些點在圖中大致散落在某一條直線的附近，則可以認為和y是線性關(guān)系。

如果Pi（i，yi）（i=1，2，…，n），在一條直線上，則可以認為變量服從Y=aX+B，其中a、b為待定常數(shù)。我們可以采用最小二乘法原理（陳希孺，1998），將Y和yi實測值的差的平方和最小值為優(yōu)化依據(jù)。

對a、b求偏導數(shù)，令偏導數(shù)為0，則有通過計算得到a、b，代入Y=aX+B中，即可得線性回歸方程。

3? 選取資料

采用郭履燦（1981）提出的面波震級計算公式：

Ms=log（A/T）max+1.66log△+3.5+C

其中△為震中距，C為臺站臺基校正值。選取涇縣地震臺從2017—2018年記錄的Ms4.5級以上地震作為典型的地震事件分析對象。利用涇縣地震臺所產(chǎn)出的地震震級（命名為Ms（臺））與CENC發(fā)布的地震震級（命名為Ms（網(wǎng)））進行對比分析，通過計算震級偏差值Ms（臺）—Ms（網(wǎng)），分析計結(jié)果，繪出震級偏差的頻度，如圖1所示。通過圖我們發(fā)現(xiàn)，涇縣地震臺的地震震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的地震震級Ms（網(wǎng)）偏差頻度基本上符合正態(tài)分布函數(shù)。根據(jù)計算結(jié)果，得出Ms震級偏差的均值為0.0458，標準差為0.3369。即涇縣地震臺的地震震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的地震震級Ms（網(wǎng)）平均低0.3級左右。

3.1 Ms震級偏差與震中距的關(guān)系

根據(jù)資料，并結(jié)合計算出來的涇縣地震臺的震級Ms（臺與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）偏差結(jié)果，計算出涇縣地震臺的震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）偏差和震中距的關(guān)系，如圖2所示。從結(jié)果來看，涇縣地震臺的震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）偏差和震中距的關(guān)系未呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性關(guān)系。

3.2 Ms震級偏差與地震深度的關(guān)系

根據(jù)資料計算涇縣地震臺的震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）偏差和深度的關(guān)系，如圖3所示。從結(jié)果上我們可以發(fā)現(xiàn)涇縣地震臺的震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）偏差和深度的關(guān)系不明顯。

3.3 Ms震級偏差的相關(guān)性分析

我們根據(jù)最小二乘法，將涇縣地震臺的震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）繪制出散點圖和擬合曲線，如圖4，從中看出，散點分布在直線周圍，由最小二乘法可以得出擬合公式為Ms（臺）=0.9866Ms（網(wǎng)）+0.0397。

通過相關(guān)的公式計算出兩組數(shù)據(jù)的相關(guān)性系數(shù)為0.9866。由此可以發(fā)現(xiàn)，兩者呈現(xiàn)較好的線性相關(guān)。

4? 震級修正

4.1 一次修正

由上算出擬合公式：

M′s（臺，修正）=0.9866×Ms（臺）+0.0397，N′震級偏差=M′s（臺，修正）-Ms（網(wǎng)）

通過計算修正后的震級偏差值N′震級偏差，繪出震級偏差的頻度，如圖5所示，修正后的震級偏差基本上符合正態(tài)分布函數(shù)，修正后的震級偏差均值更接近與零。

4.2 二維修正

震級偏差在一次修正后的基礎(chǔ)上，我們進行二維修正，如圖6所示。

M′′s（臺，修正）=0.9866×M′s（臺，修正）+0.0397，N′′震級偏差=? ? ?M′s（臺，修正）-Ms（網(wǎng)），通過二維修正后，我們可以發(fā)現(xiàn)震級偏差的變化更集中在零附近，頻次相對更高。

5? 結(jié)語

涇縣地震臺測定的震級Ms（臺）與CENC發(fā)布的震級Ms（網(wǎng)）存在著較大的偏差。震級偏差是一個受多方面因素影響的綜合結(jié)果，臺站使用的單臺定位軟件存在一定的局限性，不能對震中距和震源深度的影響因素進行很好的排除，再者臺站地下傳播介質(zhì)復雜，也存在一定的影響。我們根據(jù)計算出來的結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)其線性相關(guān)系數(shù)較好，對涇縣地震臺以后的工作具有很好的實際意義。

參考文獻

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