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赵旭等-JGR:基于近震W震相的地震矩张量快速反演方法研究及其应用
2018-05-21 | 作者:科技处 | 【 】【打印】【关闭

       地震和海啸皆为人类所面临的严重自然灾害。2008年我国汶川Mw7.9地震和2011年日本Mw9.1地震等破坏性地震造成了重大的人员伤亡和经济损失,同时也带来了许多亟待研究的科学问题。其中,地震矩张量快速反演方法研究及其应用是实时地震学的主要研究内容之一,为当前科学研究热点。利用震源破裂激发的地震波,数分钟内准确求解矩震级、震源机制和深度等震源运动学参量,这些信息不仅能直观地反映地震破裂面几何形状和运动学特征,而且对地震灾害快速评估、海啸预警及震后应力分布研究等方面都有重要的意义。
       当前,地震震源参数快速反演仍是一个具有挑战性的科学研究问题,主要有两方面原因:(1)具有复杂破裂过程的大震激发的高频波形较难模拟;(2)地震台网覆盖不均匀、台站仪器参数不准确以及波形记录信噪比低等因素导致地震矩张量自动反演实现起来困难。为了解决上述问题,中科院地质地球所
地球与行星物理院重点实验室地震学研究团队的赵旭博士后、姚振兴研究员,联合法国斯特拉斯堡大学的合作者,进一步发展了W震相(W-phase, 图1)波形快速反演地震震源参数方法。研究了基于近震W震相的新时窗和合适滤波频段,运用并行技术,提升计算效率。

 

图1 2016年印尼Mw7.8地震GNI台站垂直向记录的W震相波形。波形附近两个红色圆圈表示选用的时窗。黑线为观测记录,红线为理论波形

       研究结果表明(图2和图3):相对于原方法(Kanamori and Rivera,2008),新方法能在震后4~7 分钟内准确测定M5~9级地震质心矩张量,将地震震级下限从Mw6.5降至Mw5.0,测定时间仅为原来1/5。

图2 基于近震W震相方法自动反演地震(M ≥ 5.0)质心矩张量。研究的地震事件共有147个,含2011年11月至2015年11月中国及其邻区地震(M ≥ 5.0)、2008汶川Mw7.9地震和2011年日本Mw9.1地震。震源球颜色根据相对于美国哥伦比亚大学Global CMT计算的角距离Φ大小表示(见色标)。选用台站共约850个(见图右上角)

图3 自动反演的矩震级(纵轴)同Global CMT给出的矩震级(横轴)比较。两者成良好的对角线分布,吻合较好

       上述研究成果发表在国际地球物理学期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth 上(Zhao et al. Regional W-phase source inversion formoderate to large earthquakes in China and neighboring areas. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2017,122: 10052-10068)。

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