【摘要】：地震預(yù)警是一種切實有效的防災(zāi)減災(zāi)技術(shù),為了提高地震預(yù)警系統(tǒng)在應(yīng)對大震、異地多震、多次破裂地震等復(fù)雜地震時的時效性、準確性、穩(wěn)健性,本文基于日本學(xué)者Hoshiba等人提出的新的預(yù)警思路,利用實時地震動預(yù)測進行地震預(yù)警。本文地震預(yù)警方法不需要計算和估計任何震源信息,包括震源位置、震級大小、發(fā)震時間等,這就避免了在應(yīng)對大地震的地震預(yù)警中出現(xiàn)震級飽和的現(xiàn)象,以及在地震定位、震級估算、由衰減模型計算預(yù)測烈度過程中的誤差及誤差累積問題,也為地震預(yù)警系統(tǒng)在應(yīng)對異地多震、多次破裂的復(fù)雜地震時的誤報漏報問題的解決提供了新的思路。本文方法利用實時地震觀測數(shù)據(jù),首先在空間域做插值計算,并基于模型誤差和觀測誤差對預(yù)測地震動和觀測地震動進行權(quán)重分配,在時間域利用數(shù)據(jù)同化技術(shù)(Data Assimilation)連續(xù)實時修正,最終得到精確模擬的實時地震動場,再由精確模擬的實時地震動場利用基于輻射傳輸理論(Radiative Transfer Theory)的蒙特卡洛方法(Monte Carlo method)模擬地震波的傳播和衰減的過程,并根據(jù)波動模擬過程計算和估計預(yù)警目標區(qū)域可能出現(xiàn)的最大的地面震動強度,最終經(jīng)過閾值判斷并發(fā)布預(yù)警警報,整個過程實時在線并不斷更新。本文基于上述的預(yù)警過程,主要開展以下幾個方面的工作:(1)實現(xiàn)了基于實時地震動預(yù)測的地震預(yù)警方法在真實歷史震例中的模擬應(yīng)用。本文在充分研究數(shù)據(jù)同化技術(shù)(DA)、輻射傳輸理論(RTT)和蒙特卡洛方法(MC)的基礎(chǔ)上,以“3.11”地震為例,研究不同地方地震預(yù)警警報發(fā)布閾值等規(guī)定的條件下實現(xiàn)了利用本文方法的預(yù)警模擬。(2)提出了基于實時地震動預(yù)測的地震預(yù)警技術(shù)的優(yōu)化模型。為了將本文方法應(yīng)用于我國,本文對新型數(shù)字地震預(yù)警方法在數(shù)據(jù)同化技術(shù)中引入對臺站均勻程度要求較低的反距離插值方法,改善了方法的適用性。并從模型空間劃分、波動能量模擬粒子數(shù)量等方面做出了研究與改進,并詳細分析了各種不同因素對于新型預(yù)警方法在準確性、時效性、穩(wěn)健性等多方面的影響,最終確定了本文方法的優(yōu)化模型。(3)論證了基于實時地震動預(yù)測的地震預(yù)警技術(shù)在系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)對網(wǎng)內(nèi)地震、網(wǎng)外地震、復(fù)雜多震等不同類型地震時的具體預(yù)警效果。本文方法能夠有效應(yīng)對網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)外地震,但在應(yīng)對網(wǎng)外地震時時效性較弱,本文方法尤其適合于復(fù)雜多震,在應(yīng)對復(fù)雜多震時的穩(wěn)定高效,具有較強的優(yōu)勢。(4)探索了本文方法中地震預(yù)警技術(shù)與烈度速報技術(shù)的融合。根據(jù)本文方法的應(yīng)用操作特點,我們在地震預(yù)警模擬的過程中還得到了計算模型區(qū)域的烈度分布圖,可為災(zāi)害應(yīng)急提供系統(tǒng)性的信息服務(wù)。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局工程力學(xué)研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P315.7
【圖文】：

中國地震局工程力學(xué)研究所碩士學(xué)位論文預(yù)警系統(tǒng)熟有效的地震預(yù)警系統(tǒng)應(yīng)該有可靠的地震信息處理系統(tǒng)、預(yù)標區(qū)快速響應(yīng)系統(tǒng)組成。世界上許多國家和地區(qū)已經(jīng)建成用，包括美國、日本、意大利、土耳其、墨西哥、羅馬尼亞福建等。對于世界上大多數(shù)現(xiàn)行的地震預(yù)警系統(tǒng)來說，從預(yù)分為三類：異地預(yù)警方式（Regional warning）、現(xiàn)地預(yù)警復(fù)合預(yù)警方式（Hybridwarning）(馬強，2008)。簡單來說，目標區(qū)之外的地區(qū)的臺站記錄地震波數(shù)據(jù)信息，通過科學(xué)

地震動預(yù)測方法地震動預(yù)測方法鍵技術(shù)在應(yīng)對類似 3.11 地震時出現(xiàn)的一，提出了一種區(qū)別于其他地震預(yù)警方法的，通過應(yīng)用數(shù)據(jù)同化技術(shù)對當前地震動場后，對其后每個時刻的波動場通過地震波數(shù)值模擬預(yù)測。其中關(guān)于地震震源位置和過程類似于氣象學(xué)中的數(shù)值天氣預(yù)報，故（numerical shake prediction）。

[ ] （2-9）2-9）式中， 、 分別代表第 個臺站所位于的網(wǎng)格元素的觀測誤差和模型誤差標準差。 則代表兩個臺站觀測誤差之間的關(guān)聯(lián)性。 { ， (2-10)2-5）式中， 為 × 階矩陣，計算過程如下所示: (2-11)刻：14:46:41 …… 14:47:01 …… 14:47:21…… 14:47:41……圖 2-4.數(shù)據(jù)同化后的實時地震動場示意圖

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 金星;張紅才;李軍;康蘭池;韋永祥;馬強;;地震儀器烈度標準初步研究[J];地球物理學(xué)進展;2013年05期

2 金星;張紅才;李軍;韋永祥;馬強;;地震預(yù)警震級確定方法研究[J];地震學(xué)報;2012年05期

3 金星;張紅才;李軍;韋永祥;馬強;;地震預(yù)警連續(xù)定位方法研究[J];地球物理學(xué)報;2012年03期

4 擺玉龍;李新;韓旭軍;;陸面數(shù)據(jù)同化系統(tǒng)誤差問題研究綜述[J];地球科學(xué)進展;2011年08期

5 李新;擺玉龍;;順序數(shù)據(jù)同化的Bayes濾波框架[J];地球科學(xué)進展;2010年05期

6 俞言祥;汪素云;;中國東部和西部地區(qū)水平向基巖加速度反應(yīng)譜衰減關(guān)系[J];震災(zāi)防御技術(shù);2006年03期

7 李小軍,閻秀杰,潘華;中小震近場地震動估計中地震動衰減關(guān)系的適用性分析[J];地震工程與工程振動;2005年01期

8 裴正林,牟永光;地震波傳播數(shù)值模擬[J];地球物理學(xué)進展;2004年04期

9 馬永旺,詹正彬,顧漢明;偽譜法地震波傳播數(shù)值模擬[J];石油物探;2001年02期

10 廖振鵬;近場波動的數(shù)值模擬[J];力學(xué)進展;1997年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 宓鐵良;自適應(yīng)網(wǎng)格細化算法模擬地震波傳播[D];清華大學(xué);2010年

2 馬強;地震預(yù)警技術(shù)研究及應(yīng)用[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 陳以倫;儀器地震烈度實時預(yù)測方法研究[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2017年

2 李水龍;地震儀器烈度計算方法初步研究[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2014年

3 馬東;基于福建區(qū)域地震臺網(wǎng)的高速鐵路預(yù)警能力評估及烈度預(yù)測方法探討[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2013年

4 尹得余;P波震相自動撿拾與地震預(yù)警震級實時測定技術(shù)研究[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2012年

5 王士成;ShakeMap系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[D];中國地震局工程力學(xué)研究所;2011年

本文編號：2787369