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地球物理学报:多个地震台网相互融合测定震级的贝叶斯算法

发布时间:2022-08-25

流动地震台网由于台站台基响应、震级测定方法和操作方式等多种因素的影响,测定震级与区域内的固定地震台网震级测量结果存在差异成为具有普遍性的问题。即使流动地震台网的震级测定公式中的量规函数经过矫正,两者在具体地震事件的震级测定上的差异仍不可避免,亟待发展新型、快速计算方法解决。

针对流动地震台在与固定地震台组合使用测定震级时,出现震级测量结果差异较大无法融合问题,本项研究基于固定地震台网测定震级的标准差优于流动地震台网的先验假设,利用不同地震台网测定的震级标准差为权重,构建了震级偏差的概率密度函数,推导得出多个地震台网相互融合测定震级的贝叶斯算法。包括固定地震台网分别与一个流动地震台网和多个流动地震台网的适用算法。

本项研究将发展的震级测定的贝叶斯算法应用于西昌流动地震台网(XC seismic network)与中国地震台网(CN seismic network)的震级融合问题中,得到了两个台网融合后的真实震级和震级矫正参数。基于真实震级与原始测定震级的对比研究表明,真实震级与固定地震台网原始测定震级之间存在一定偏离度的线性对应分布,而西昌流动地震台网测定震级相比真实震级整体偏小。利用获得的震级矫正参数,还可对该区域内未来发生的地震事件进行快速的震级矫正并得到更精确的震级估值。此外,当区域内如布设有多个流动地震台网时,该项研究推导的固定地震台网与多个流动地震台网的算法还将获得更为稳定合理的真实震级

本文创新点:1. 发展了基于贝叶斯公式的震级矫正算法,可有效解决流动测震台与固定测震台在联合使用时测定震级存在较大差异问题,算法属原创性工作。2. 发展的基于贝叶斯公式的震级矫正算法,可获得地震台网测定震级的误差偏移情况、利用矫正参数实现震级矫正的快速计算、利用流动测震台网提升固定测震台网震级测定精度等功能。

流动测震台与固定测震台组合使用测定震级误差较大,是制约利用流动测震台提升区域监测能力的瓶颈问题。本项研究发展的基于贝叶斯的震级矫正算法,可实现快速、准确获得更接近真实震级的震级测定结果。该项算法可用于水库、矿山、油气开采区等专用测震台网以及科学台阵探测等科学研究中,显著提升地震监测分析技术水平。

研究成果2022年发表于学术期刊《地球物理学报》(司政亚、庄建仓、蒋长胜*, 2022. 多个地震台网相互融合测定震级的贝叶斯算法. 地球物理学报, 65(6): 2167-2178)。研究受中国地震科学实验场专项项目(项目编号:2019CSES0105、2019CSES0106)、国家自然科学基金(编号:41774067)共同资助。

 

作者简介

司政亚,中国地震局地球物理研究所在读博士研究生、北京市地震局助理工程师,主要从事地震监测技术研究。曾在《SRL》、《地球物理学报》等国内外学术期刊发表第一作者学术论文多篇。

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