历史大地震往往造成非常大的灾难（华县地震、郯庐地震、海原地震等），因为地震记录的缺失，无法准确了解历史大地震的地震动特征，而历史地震的复发周期特别长，通过现代地震学方法研究历史地震的主要的地震动强度特征，可以为本地区未来的防震减灾以及抗震设计提供科学的参考，有很好的实际应用价值。

通过实际小地震评估未来破坏性大地震的强地震动，再现历史大地震的地震动强度的空间分布特征。经验格林函数法是一种能够在合成地震动中传递实际地震信息的数值模拟方法。本文利用2018年西昌M5.1级地震记录作为格林函数，再现了1850年西昌M7.5级地震（图1）的地震动特征（图2），模拟获得了比较符合西昌M7.5级地震强度特征的加速度波形。并获得以下结论：

（1）西昌M7.5级地震合成的地震动特征（如地震动强度和PGA衰减特征）与汶川M8.0级地震和集集M7.3级地震吻合良好。当凹凸体数量为1个或2个时，西昌地震的PGA特征不仅与100 km范围内的NGA-West2（2014）地震动模型非常匹配，而且与20-100 km范围内的中国地震动参数区划图也非常匹配；（2）基于凹凸体震源模型的预测结果在20-100km范围内相对可靠。西昌地震的单凹凸体模型和双凹凸体模型比更复杂的凹凸体模型更匹配；（3）据此推测，当西昌再发生相近震级的地震时，仍有可能造成较大的损失。在极震区，PGA可能超过1.0g，强震区的地震烈度可能达到或超过X-XI度。

图1 西昌地震研究区域构造背景

图2 西昌地震不同凹凸体震源模型获得的PGA的空间分布特征

我们从地震动衰减关系、相似震级大地震的共性特征等多个角度验证、评估了结果的合理性。此外，我们还基于实际地震波形和考虑震源参数不确定性的特征，对1556年华县M8.5级地震（李宗超等，2021）、1970年通海M7.8级地震（李宗超等，2021）的主要的地震动强度特征进行了评估。这些尝试在一定程度上验证了现代地震波形再现历史大地震地震动强度特征的可行性。

本研究的创新点如下：

1．      用现代地震学方法，依托实际地震记录尝试再现历史大地震的地震动强度特征，以及相应的加速度时程等。也拓展了现代地震记录的应用领域；

2．      拓展经验格林函数方法的应用范围，该研究也是将该方法应用于未来破坏性大地震的地震动模拟工作中的一次很好的尝试；

3．      地震动模拟过程中充分考虑震源参数的多种不确定性因素（尤其是凹凸体参数的不确定性因素），结果的展示形式也是合理取值范围的地震动，结果更加科学合理。

从评估或预测未来地震（或情景地震）特征的角度看，未来地震（或情景地震）必然存在很大的不确定性，而将这些不确定性合理的表现在一定取值范围的地震动评估结果中是比较恰当的，单一的模拟结果不足以代表整个地震的强度特征。本研究也可以为建筑物、构筑物场地强地面运动仿真、为灾情分析提供可靠的地震动输入。

研究成果2022年发表于学术期刊《Seismological Research Letters》（Li, Z., Sun, J., Fang, L., Chen, X., Gao, M., Luo, Q., ... & Li, Q. (2022). Reproducing the Spatial Characteristics of High‐Frequency Ground Motions for the 1850 M 7.5 Xichang Earthquake. Seismological Society of America, 93(1), 100-117.）。研究受本研究受到科技部重点研发计划专项(2017YFC1500205, 2018YFC1503400, 2019YFC1509403)、中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项 (DQJB19A0131,DQJB19A0133,DQJB21Z15) 以及中国地震局地球物理研究所大凉山断裂带地震危险区震情跟踪观测研究专项的共同资助。

【作者简介】

李宗超，男，副研究员，主要从事强地面运动数值模拟研究。目前已主持各类科研项目9项，第1作者SCI/EI论文7篇，实用新型专利1项。2022年入选中国地震局地球物理研究所首批托举人才计划，九三学社地震局支社支委委员。lizongchaoigo@163.com.