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山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理

李亚军 任家琪 公路 张志慧

李亚军,任家琪,公路,等. 山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理[J]. 华北地震科学,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
引用本文: 李亚军,任家琪,公路,等. 山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理[J]. 华北地震科学,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
LI Yajun,REN Jiaqi,GONG Lu,et al. Construction of Temporary Seismic Network and Data Processing for the Shandong Changqing M4.1 Earthquake[J]. North China Earthquake Sciences,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
Citation: LI Yajun,REN Jiaqi,GONG Lu,et al. Construction of Temporary Seismic Network and Data Processing for the Shandong Changqing M4.1 Earthquake[J]. North China Earthquake Sciences,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021

山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理

doi: 10.3969/j.issn.1003-1375.2020.S1.021
详细信息
    作者简介:

    李亚军(1982—),女,山东济南人,工程师,主要从事地震监测及数字地震学研究. E-mail:lyj981120@126.com

    通讯作者: 任家琪(1992—),男,宁夏中卫人,工程师,主要从事地震监测研究工作. E-mail:626130555@qq.com
  • 中图分类号: P315.6

Construction of Temporary Seismic Network and Data Processing for the Shandong Changqing M4.1 Earthquake

图(4) / 表 (3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-03-27
  • 网络出版日期:  2021-11-10
  • 刊出日期:  2020-11-20

山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理

doi: 10.3969/j.issn.1003-1375.2020.S1.021
    作者简介:

    李亚军(1982—),女,山东济南人,工程师,主要从事地震监测及数字地震学研究. E-mail:lyj981120@126.com

    通讯作者: 任家琪(1992—),男,宁夏中卫人,工程师,主要从事地震监测研究工作. E-mail:626130555@qq.com
  • 中图分类号: P315.6

摘要: 在2020年2月18日山东济南市长清区发生M4.1地震后,山东省地震局迅速部署在震源区架设的4台流动地震仪,监测到无固定台站记录参与定位的微震事件,且监测到的地震事件均为可定位地震,表明架设流动台网可在震后有效提高震源区地震监控能力,避免震源区附近因无固定台站而遗漏微小地震事件,增加余震记录的定位精度,为震后地震活动趋势判定提供科学的资料支撑;流动地震监测台站的快速组网,也展现了地震监测中心的服务能力,提升了地震应急流动监测的效率,为地震流动监测的快速组网提供了有力保障。

English Abstract

李亚军,任家琪,公路,等. 山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理[J]. 华北地震科学,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
引用本文: 李亚军,任家琪,公路,等. 山东长清M4.1地震应急流动监测台网建设及数据处理[J]. 华北地震科学,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
LI Yajun,REN Jiaqi,GONG Lu,et al. Construction of Temporary Seismic Network and Data Processing for the Shandong Changqing M4.1 Earthquake[J]. North China Earthquake Sciences,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
Citation: LI Yajun,REN Jiaqi,GONG Lu,et al. Construction of Temporary Seismic Network and Data Processing for the Shandong Changqing M4.1 Earthquake[J]. North China Earthquake Sciences,2020, 38(S1):95-98. doi:10.3969/j.issn.1003−1375.2020.S1.021
    • 山东数字测震台网主要由128个数字测震台站组成,平均台间距约为20 km,已基本形成覆盖全省的数字地震观测网络。对全省内陆地区的地震监测能力可达ML1.5,局部地区ML1.0,满足日常地震监测要求。但对微震事件或局部地区的非天然地震事件的监控能力仍显不足。因为监测环境复杂,以及自然噪声的干扰,致使微震信号的到时难以精确拾取。中强地震发生后,震源区地震活动的及时准确测定是震后地震趋势判定的重要依据,而平均20 km站间距的台站分布,往往会造成部分较小震级事件的遗漏以及不可定位[1]

      震后现场地震应急流动台网的建设能有效弥补局部地区监测能力的不足,在提高地震定位精度的同时,避免了地震事件的遗漏,为及时准确的震后地震趋势判定提供更加全面的基础资料[2]。同时,地震应急流动台网建设具有灵活性好、机动性强、成本低的特点。因此,地震发生后快速赶往震中,并确定流动台站布设点,安装流动监测台是地震现场应急的重要工作之一[3]

      2020年2月18日在山东省济南市长清区(116.64°E,36.47°N)发生M4.1地震,震源深度10 km。宏观震中位于长清区归德镇曹楼村,距长清区城区约12 km,距平阴县城区约26 km,距离济南市城区约38 km。该地震是济南地区近50年来发生的最大地震,济南及周边德州、聊城、泰安等市震感明显,正值全国人民众志成城抗击新冠疫情的关键时刻,本次地震引起政府与社会各界的广泛关注。山东省地震局第一时间启动地震应急响应,派出地震现场工作队开展烈度考察、应急宣传以及应急流动台网建设,为下一步地震的观测效能和数据产出提供了参考依据,对开展地震科普宣传工作提供有力保障。

    • 根据《测震应急流动观测技术规程》要求的台网布局要求,流动地震台架设应按照平面几何图形在探测研究区域呈包围震中分布,如震中附近存在断层,则往往采取与断层正交布设台站[4]。首先,在野外架设之前,根据监测要求目标确定相隔5 km间距包围震中架设3个台站,并在地图上初步确定台站位置。为尽可能地做到仪器观测环境安全、安静、仪器安全以及设备供电,选定在3个村庄的村民委员办公地点安装(图1表1)。由于应急流动现场观测对架设环境的要求较高,为使地震计能够全面记录到较小地震事件信号,确保到达仪器的振动波列能够真实反映地震活动情况,将地震计直接架设到坚硬的水泥地面[5]

      图  1  震中概况及流动台位置图

      表 1  流动台基本信息表

      位置台站代码经度/(°E)纬度/(°N)高程/m仪器型号架设完成时间
      顾小庄L3704116.6136.4442.5EDAS-BS6018日21时36分
      贾庄LJIN116.6236.5255.7FSS-M18日22时16分
      小屯L3705116.6936.4640.1GL-PS218日22时51分
      五峰山L3706116.8236.44139.7EDAS-BS6019日00时06分

      由于震中位置东侧存在长清断裂带,为更好地监测断裂活动,在断裂带东侧的五峰山街道也布设了1个流动台(图1表1)。架设要求及周边环境选择同上述3个包围震中台站。

    • 本次架设的4台流动台地震计型号分别为FSS-M,GL-PS2,2个EDAS-BS60等3个宽频带地震计与1个短周期地震计,采样率均为100 Hz。根据流动台命名规范分别命名为:L3704,L3705,L3706,LJIN(表1)。现场架设完成后,第一时间将接收到的流动台数据加入全省测震台网运行并上传国家局流动监测服务器备份,技术系统运维人员根据流动台具体参数进行台网中心参数配置,最终实现应急流动台网的精确运行。

    • 现场应急流动台网架设完成后,于19日0时20分正式开始稳定运行。在之后的19日9时32分成功记录到长清M0.7地震,至3月5日,4个流动台站的运行率保持在99.86%以上,表明台站运行状态良好,可实时监测震源区地震活动。

      截至3月5日,长清地震序列共记录到34次余震事件,最大余震为M3.1地震。其中,3.0~3.9级1次;2.0~2.9级1次;1.0~1.9级3次;1.0级以下29次(包含一个单台不可定位事件)。主震当日发生的余震数最多,2月28日后趋于平静。流动台记录波形数据质量同附近固定台站基本一致,震相记录清晰、完整(图2),均可参与地震事件定位,有效地弥补了震源区附近因无固定台站而遗漏某些微震事件记录的缺点。

      图  2  流动台波形记录图

    • 架设流动台后,可有效提高震源区的地震监测能力。本文通过地震目录分析震源区的监测能力,选取震级窗长和滑动步长均为0.2个震级单位,至少3个台站参与定位。通过对比增加流动台前后的监测能力(图3)可以看出,在增加流动台后,可定位事件的震级从原来的ML1.5降至ML0.8,说明增加流动台后震中区的监测能力有了显著的提高。

      图  3  架设流动台前后监测能力对比图

      增加流动台后,尽可能完整地记录了震源区的余震活动情况,余震的定位精度也获得很大提升。其中,2月20日至3月1日期间,共有6次余震事件未被震中附近固定台站记录到,而是由3~4个流动台记录到波形数据,并准确地定位(表2)。主震发生后流动台架设之前所记录到的地震数据中,也存在1~2次单台地震,为不可定位事件(图4)。这种情况表明,架设流动台网可在震后有效提高震源区地震监控能力,避免遗漏小震级事件,为震后地震活动趋势判定提供科学的资料支撑。

      表 2  山东济南M4.1地震部分余震被台站记录情况

      序号发震时刻纬度/(°N)经度/(°E)深度/km震级(M记录波形清晰台站数
      年-月-日时:分:秒流动台固定台
      12020-02-20 05:55:45.336.49116.586−0.830
      22020-02-20 06:48:12.736.50116.5970.240
      32020-02-21 06:07:37.136.48116.606−0.540
      42020-02-21 06:48:18.336.49116.606−0.540
      52020-02-21 08:45:32.036.48116.606−0.340
      62020-02-2902:08:22.036.48116.605−0.930

      图  4  单台定位事件

      参照流动台架设原则,尽可能在靠近震中位置布设,且与附近的固定台一起尽可能包围震中,还须考虑附近断裂带的走向等因素。在震源区架设间隔5 km的应急流动台网后,理论上附近的所有地震事件的空间定位都将比只采用固定台站定位结果精确。2月20日5时44分在震源区发生的M3.1地震为继主震后震级最大的余震,触发台站较多。对只有固定台站参与定位的结果与加入流动台站后的定位结果进行对比(表3)可知,如经纬度按照地震速报要求只保留2位小数时,显示二者定位结果一致。但从台站空隙角、台站定位残差、定位水平误差方面看,包含流动台定位的结果数值明显低于只使用固定台站定位结果,表明其实际定位结果更加精确。其中,包含流动台定位的台站中的Pg、Sg最大、最小时间残差均小于只使用固定台站定位结果;垂直误差中包含流动台定位结果也小于只使用固定台站结果。然而,目前台网日常定位中的震源深度误差精度仅仅为20 km,故二者垂直误差的大小并不能在严格意义上说明在震源深度定位上的精确与否。总之,上述结果综合表明,流动台的架设可以有效提高震后事件的定位精度,降低定位误差。

      表 3  流动台与定位固定台的精度对比

      经度/(°E)纬度/(°N)定位残差台站空隙角/(°)最大到时残差最小到时残差水平误差/km垂直误差/km
      PgSgPgSg
      流动台116.6336.480.09063.30.710.550.010.010.1670.340
      固定台116.6336.480.22381.40.760.990.030.030.2331.040
    • 1)2020年2月18日山东济南市长清区发生M4.1地震,震后山东地震局迅速布设了地震流动监测台网。截至3月5日,长清地震序列共记录到34次余震事件,最大余震震级M3.1。其中3.0~3.0级1次;2.0~2.9级1次;1.0~1.9级3次;1.0级以下29次。

      1)大震发生后,在震源区架设流动台是地震应急的重要环节,可有效弥补震源区附近无固定台站而遗漏某些微震事件记录的缺点,保证地震目录的完整性。有针对性的布置流动台,是提升观测区监控能力最有效的方法,增加流动台之后的监测台网可完整地记录震源区的余震活动情况,为震源趋势判断提供可靠依据。

      3)流动台站的架设需综合考虑震中位置、附近断层、仪器观测环境、设备供电等一系列因素,后期需保证日常运行维护,以保证台站稳定运行,进而保证流动台数据质量的可靠性与实用性。

      4)增加流动台可有效提高地震事件的空间定位精度,降低其台站空隙角、台站定位残差、定位水平误差等。因此,较大地震发生后,第一时间架设流动台网至关重要。

参考文献 (5)

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