总投资超过19亿的“十三五”国家地震烈度速报与预警工程项目建设周期为五年（2018-2023）。为了尽快形成地震预警服务能力，项目选取四川、云南、京津冀作为“先行先试”区域，定于2021年7月下旬启动试运行。为了确保试运行工作的顺利启动，需要提前对各地震预警系统的实际在线运行情况进行细致分析、对上线软件系统开展全面深入测试，以提供科学的数据支持。作者作为测试专家组常务副组长，除了负责制定系统测试方案，还需要对相关软件的运行情况开展深入分析。本文的结果正在对深研院地震预警系统（JEEW）运行情况的全面分析之一。

集中分析了四川省地震局部署的JEEW系统在2019-2020年四川长宁M6.0级地震序列中的实时处理情况。在进行具体数据分析时，根据台站观测系统的建设进展（图1），分为两个时间阶段对系统运行情况和实时处理结果进行了评估，重点关注台网整体布局、设备数据延时、地震定位偏差、发震时刻偏差、预警震级偏差、首报用时等内容。其中，第一阶段为2019年6月17日长宁M6.0级主震发生至2019年10月底（该区域内MEMS烈度仪台站还未布设，大部分宽频带与短周期地震台站数据采集器未升级至支持新的低延时数据传输协议），第二阶段从2019年11月初至2021年3月（700多个MEMS烈度仪台站全部布设完成并引入至JEEW系统，部分宽频带和短周期地震台站升级完成）。

图1（A）四川地震台网布设情况（截止2021年3月31日）；（B）第一阶段长宁地震周边台站分布。

对于宽频带、短周期和MEMS烈度仪台站，数据延时中值偏差分别为2.9±1.61 s、0.87±1.54 s和0.5±0.42 s（图2）。造成前两者标准偏差较大的原因主要是由于一些未升级高延时地震台站引起，这部分台站仍然采用旧的数据传输协议（数据包长为512 bytes）。

图2 四川地震台网数据延时分布（归一化结果）

在地震预警处理性能方面，主要针对M3.0+地震的处理结果进行分析。其中，第一阶段发生62次M3.0+地震，55次得到成功处理，7次漏报；第二阶段发生39次M3.0+地震，成功处理38次，1次漏报。大部分的漏报主要是由于地震连续发生引起，漏报的地震被前序地震波形淹没。对于震中偏差、深度偏差、发震时刻偏差和震级偏差，两个阶段差别不大，第一阶段和第二阶段的结果分别为1.5±6.0 km、0.0±3.6 km、0.4±0.7 s、-0.1±0.46和2.3±3.0 km、-3.0±3.6km、0.3±0.4s、-0.2±0.32（图3）。但是，在引入MEMS烈度仪台站后，第二阶段的第一报用时得到了大大的提升，从第一阶段的10.5±3.0 s提升至6.3±3.5 s，达到了工程项目对于第一报用时的要求。

在震级偏差方面，虽然整体偏差不大，但是对于较大地震（M>4.0）存在明显的震级低估问题（图4）。究其原因，主要由以下几个方面引起：⑴ 宽频带和短周期地震台站数据限幅；⑵ 短周期地震台站由于缺失长周期记录部分，导致存在震级饱和问题；⑶ 所用预警震级估算公式直接利用国外公式，未进行本地化处理；⑷ 估算预警震级时，直接利用触发台站计算得到的当前震级取平均，未考虑P波窗长的影响，使得利用远台较小的P波幅值计算得到的震级明显偏小。

图3 地震预警处理结果

（A）震中偏差；（B）深度偏差；（C）发震时刻偏差；（D）震级偏差；（E）第一报用时

图4 不同类别地震台站第一报震级偏差分布

针对四川长宁地震序列预警处理性能分析得到的结果，有效验证了当前部署系统的稳定性和可靠性，特别是在地震定位和首报用时两个方面，为工程项目的顺利上线示范运行提供了科学的数据支撑，同时中国地震局领导和相关管理部门可以详细把握项目的具体运行情况。

研究成果发表于“Frontiers in Earth Science”。研究受“国家重点研发计划（2021YFC1504001）”、科研院所基本科研业务费（DQJB20R14、DQJB20B17）和北京市自然科学基金（8202051）联合资助。

【相关文献列表】

[1] Chaoyong Peng, Peng Jiang, Qiang Ma, Peng Wu, Jingrong Su, Yu Zheng, Jiansi Yang. Performance evaluation of an earthquake early warning system in the 2019-2020 M6.0 Changning, Sichuan, China, seismic sequence. Frontiers in Earth Science, 2021, 9, 699941.

[2] Chaoyong Peng, Qiang Ma, Peng Jiang Wenhui Huang, Dake Yang, Hanshu Peng, Liang Chen, Jiansi Yang. Performance of a hybrid demonstration earthquake early warning system in the Sichuan-Yunnan border region. Seismological Research Letters, 2020, 91(2A), 835-846.

[3] Chaoyong Peng, Peng Jiang, Quansheng Chen, Qiang Ma, Jiansi Yang. Performance evaluation of a dense MEMS-based seismic sensor array deployed in the Sichuan-Yunnan border region for earthquake early warning. Micromachines, 2019, 10(11), 735.

【作者简介】

彭朝勇，博士，研究员，硕士生导师。现主要围绕实时地震学，以连续实时波形数据处理为基础，开展地震预警、烈度速报、测震流动观测技术、灾害评估等方面的研究。先后主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题与专项、北京市自然科学基金等项目二十余项，发表学术论文40余篇，出版专著3本，申请软件著作权20余项。“无人机灾情快速获取系统研制与应用”获中国地震局防震减灾科技成果二等奖，入选中国地震局青年人才计划，中国地震局“实时地震学创新团队”核心成员、中国地震局“宽频带地震观测技术研发创新团队”成员。目前已从事软件研发工作近二十年，参与研制多款地震数据采集器、一体化地震仪、一体化强震仪、地震烈度仪等产品。