第四章 地震预报

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内容出处: 《福建省志·地震志》 图书
唯一号: 130020020230002126
颗粒名称: 第四章 地震预报
分类号: P315.7
页数: 36
页码: 112-147
摘要: 本文记述了地震预报的四个主要方面:监测资料传输、监测资料处理、震情分析和会商与预报。在监测资料传输方面,强调了报送和设施的重要性;在监测资料处理方面,介绍了测震资料和前兆资料的处理方法;在震情分析方面,阐述了分析技术和前兆异常识别的应用;在会商与预报方面,详细介绍了震情会商、综合预报和预报程序,并通过四个实际震例说明了预报过程。
关键词: 福建省 地震预报

内容

自20世纪70年代初期开始,福建省地震科技人员遵循边观测、边研究、边预报的途径,依照长、中、短、临阶段渐进的工作程序,积极进行预报实践和探索。通过参加全国性的1983~1986年对测震、大地形变、地倾斜、重力、水位、水化、地磁、地电、地应力及综合预报等10个学科预报地震的理论基础与观测技术、方法、预报效能的清理攻关(以下简称“清理攻关”)以及1987~1989年地震预报实用化攻关研究(以下简称“实用化攻关”),深入研究干扰的定量排除、异常的识别与资料可靠性判定,拟定了一套处理方法,编制了相应的计算机处理程序。90年代,在推广各学科的地震预报方法指南与软件系统实用化和规范化过程中,对某些类型地震的短临预报、年度的中期预报,以及震后强余震预报取得了较明显的进展,对发生在福建及其邻近地区的南日岛地震、台湾海峡南部地震、晋江东南地震以及永安西南地震等作出一定程度的预报。但地震预报的能力和水平还相当有限,至今尚未找到必震的前兆异常,特别是短临预报,大多数只能作为内部试报,远未达到实用化程度。
  第一节 监测资料传输
  地震台网产出的监测数据,是地震预报的基础。福建各台项地震监测手段自正式投入观测之日起,都严格执行国家地震局有关规定,向有关分析预报部门报送监测资料。
  一、报送
  地震预报要求各台点快捷、准确地将资料数据传输到分析预报部门。1972年,福建地震台站开始实行国家地震局有关日报、速报、月报等地震预报工作的统一规定,向分析预报部门报送观测资料。
  (一)日报、速报
  测震台站每天一次向省地震局分析预报部门报送仪器记录地震的发震时刻、震中距和震级数据。按国家地震局规定,福建省3.0级以上地震(1988年7月后改为3.5级)、邻省4.0级以上地震、台湾地区5.0级以上地震都实行速报。
  前兆台站每天向有关分析预报部门报送主测项目日测值、整点值之外,还根据各手段要求报送气温、雨量、水温、流量等辅助观测项目资料。
  1972~1981年,流动观测资料主要报送地震综合队分析预报部门处理。1977年开始,流动地磁资料报送国家地震局地球物理研究所。1982年后,面上水准、跨断层短水准、激光测距网、一等三角网、跨断层小三角的观测资料报送国家地震局科技司地形变测量成果总编组处理。1992年后,跨断层场地形变资料同时报送省地震局分析预报中心。
  (二)月报
  测震台站每月一次将上月地震记录图纸寄送省地震局分析预报部门,1988年后,改为10天一寄,每逢2、12、22日寄前10天的图纸。
  前兆台站每月一次寄报上个月包括辅助观测资料在内的全部观测资料。1987年后,要求月报资料必需在10日前寄出。
  1992年开始,省地震局分析预报中心每月一次向国家地震局分析预报中心报送上月15日至当月14日省内及近沿海地区3.0级以上地震目录。
  二、设施
  1970~1991年,福建地震监测资料主要通过邮电部门,用电话、电报、邮寄方式传送。
  1988年,省地震局根据国家地震局建设现代化地震信息系统的决定和总体规划,开始筹建福建地区地震无线短波通讯网。1992年,省地震局开始用地震通讯网向国家地震局报送资料。1993年,地震无线短波通讯网正式投入运行,并开通与北京数传业务。1994年,开始用传真报送震情。1997年后,通过计算机网络向国家地震局数据中心传送资料。
  (一)区域无线通讯网
  1988年,省地震局科技监测处负责筹划台网建设的前期调研工作。1989年,地震区域短波无线通讯台网列入《福建省地震台网调整优化方案》。1990年,省人民政府财政厅予以专项经费资助。1990年底,开始进行实地勘测、测试。1991年5月,台网建设全面铺开,对15个台站进行地形、台址、通讯频率的选取,电台性能的测试,进行了30公里至300公里不同距离、不同时间段、不同天气条件下的各种试验,取得了适用于山区地形复杂、沿海各类电磁波干扰的实际资料。1992年4月,组建省地震局分析预报中心短波通讯室,通信网接收处理中心归属省地震局分析预报中心管理。该网由15个专业地震台和一个中心站组成。台网中心配有JC-M700型100W电台2部,微机2台,PK-232数据传输接口2台,以及不间断电源和直流电池作停电备用。子台根据环境条件、工作性质配有100W、15W电台及有关数据传输设备。台网中心及各子台都采取垂直并联式地线保护措施。台网传输方式:福州中心台与北京、泉州、龙岩采用数据传输,中心台与其他子台采用话音通讯。
  1992年元旦,正式开通网内话音业务,8月,开通与北京数传业务。1993年5月30日,区域无线电通讯网正式通过福建省科委验收鉴定,投入运行。
  无线通讯网主要功能是:完成各地震台站向省地震局中心台的地震和前兆资料报送任务;部分实现具有数据汇集和数据传发的计算机远程数据传输;通过中心台24小时值班,实现地震速报通讯;地震发生后,流动电台作为现场工作的通讯手段之一,参与工作,保证地震现场指挥及震情的快速传递。
  (二)流动无线通讯网
  1992年全省地震无线通讯话音业务开通后,当年11月26日,龙岩地区连城县赖源乡发生M4.7级地震,省地震局首次派出通讯人员携带电台随流动观测队赴现场开展工作。电台架设在震中区的赖源乡,保证了震中区与省地震局和现场指挥部的通讯联络。
  1992年至19%年,省地震局多次派出流动电台赶赴因遭受雷击而中断工作的福州遥测台网子台开展工作,沟通无人值守地震遥测子台与福州中心台的通讯联络,保证了抢修任务完成。
  (三)地方无线通讯网
  1993年,福建区域无线通讯网正式投入运行后,漳州、厦门、泉州市地震局先后购置了100W电台开展通讯工作。
  1994年9月16日台湾海峡南部发生7.3级地震后,各县、市地震办由于缺少无线电台,无法快速传递信息。1995年,漳州市人民政府投资20万元人民币为龙海市以及漳浦、云霄、东山、诏安、华安、南靖、长泰县地震办配备100W电台,建成了漳州市地方地震无线通讯网。
  水口库区发生诱发地震后,1995年由省人民政府投资,为闽清县、古田县、尤溪县、南平市地震办配备15W电台,建立了水口库区地震通讯网。
  第二节 监测资料处理
  监测资料输送到分析预报部门后,必须根据各种预报手段的需要,对台站原始记录进行分析、整理、归档、排除干扰等处理,并按有关要求绘制成各种图件。
  一、测震资料
  福建地震台网1971年开始陆续投入观测,使用地震仪器拾取可靠、连续、完整的地震记录图。测震资料处理工作主要是对测震台网记录到的近震范围内(北纬19°~29°、东经114°~124°)每一条地震原始记录进行分析处理,尽可能使用较多台站的观测资料,精确测定地震基本参数(发震时刻、震源位置和震级),编印《福建地震台网地震目录》和《福建地震台网观测报告》,并按要求上报国家地震局,为地震监测、预报和基础研究工作提供连续、完整、可靠的基础资料。
  (一)时间服务系统
  地震月报目录和观测报告中所有地震的震相到时和发震时刻均为北京时间,时间服务以协调世界时UTC为基准。
  1971~1978年,各测震台站接收上海天文台BPV2授时台发播的世界时UT1时间信号进行对时,每天按规定对时两次。采用停表对时法人工对时,对时精度为0.1秒左右。
  1978年,改为北京时间8点和20点接收陕西蒲城BPM授时台发播的世界时UTC时间信号进行对时。采用停表对时法、记录测量法、数字式钟差计对时法等人工对时,对时精度各有不同。
  1997年,建成的福建数字遥测地震台网,采用接收GPS卫星信号自动对时,对时精度可达10-5~10-4秒。
  至1998年,各台站记录到本省Ml≥3.5级,台湾地区Ml≥5.0级地震时,及时增加一次对时,以确保地震发震时间准确无误。
  (二)震源位置测定
  测震资料处理人员必须分析每一条地震原始记录波形,量取测定地方震和近震基本参数所必须的震相到时PG、SG和PN、SN,使用适合华南地区的地震波走时表或速度模型,采用几何作图法或计算机定位软件精确测定震中经纬度和震源深度。
  地震波走时表1971~1989年,由于没有本地区走时表,使用的是全球平均走时表,即J-B近震走时表。70年代后期,广东、福建、广西、江西地震科技人员利用华南地区天然地震和部分人工爆破观测资料,开始研制适合本地区的走时表。1988年,完成此项工作,1990年后,华南六省统一使用《华南地区近震走时表》。
  台湾地区震源位置測定台湾及其周围地区的地震,主要量取近震震相PN、SN到时,根据SN减PN在走时表上查出相应的震中距和发震时刻,采用交切法、引中线法人工作图,在1:400万地图上定位,给出震中经纬度,一般不能测定震源深度。震中定位精度采用最大离散度表示,一般在5~30公里。
  福建及邻区震源位置测定福建省及其邻近海域和邻省边界的地震,主要量取地方震震相PG、SG和近震震相PN、SN到时,采用的定位方法逐年不同。1971~1989年,采用和达法、石川法或高桥法人工作图,在1:100万地图上定位,给出震中经讳度和震源深度。1990年,开始使用JK70定位程序在计算机上定位。1993年福州遥测台网建成后,观测台站增加,JK70定位程序受到限制,1993年7月,开始改用在BLOC软件基础上扩充的定位程序上机定位,给出震中经纬度和震源深度。通常地方震震中定位精度小于5公里,震源深度定位精度小于10公里。
  数字台网震源位置测定1997年,建成的福建数字遥测地震台网,在UNIX操作系统下,采用人机交互地震分析处理系统软件,全省22个子台的地震分析处理工作全部实现计算机化。
  (三)震级测定
  1.计算公式
  震级是对地震能量大小的一种量度,它是地震的基本参数之一,至1998年,福建省地震台网测定震级的方法主要有3种:
  (1)地震记录波形未限幅时,按近震震级公式(①李善邦先生根据中国使用的地震仪,由伍德—安德森地震震级公式推广的里氏震级公式。)计算:
  ML=logAu+R(Δ)+C
  其中Au=(AN(T)/VN(T)+AE(T)/VE(T))/2
  Au以微米为单位,AN、AE分别为南北向、东西向S波(或lg波)最大记录双振幅的二分之一,VN(T)、VE(T)分别为相应的仪器放大倍数,R(A)为近震震级起算函数,C为台基校正值,计算时C=0。
  (2)地震记录波形限幅时,按北京白家疃地震台经验公式计算震级MD:
  MD=21ogt+1.7+logV₁/V₂+C
  其中t为初至震相到时到限幅结束的持续时间,V₁=2×10⁴,V₂为周期0.5秒时所对应的仪器放大倍数,C为台基校正值,计算时C=0。
  (3)模拟遥测地震台网采用尾波持续时间震级公式计算震级MD:
  MD=2.01ogτ-(logV₀-K)/1.13+C
  其中τ为短周期垂直向记录图上地震波持续时间,V₀为仪器静态放大倍数,通常取尾波连续自然衰减到双振幅2毫米时的τ值,此时K=4.4,C为台基校正值,计算时C=0。
  2.量算情况
  1971~1972年,测震仪器标定不规范,分析时没有测定最大振幅周期,而采用仪器静态放大倍率计算震级,使用的起算函数R(Δ)也不固定,所以当时测定的震级误差较大。
  1973~1978年,仪器标定逐步正常。1978年以后,各台站经过整顿,测震资料质量进一步提高,标定也趋完善,量算方法均执行国家地震局1978年和1990年制定的《地震台站观测规范》,统一使用中长周期仪器起算函数R₂(Δ)计算震级mL。
  1983年,福建省地震局分析预报室对1973~1979年的测震资料重新测定震级,方法如下:
  因泉州台仪器标定次数较多,资料较完整,首先对台湾M≥3.0级,福建省M≥1.0级的地震,重新计算泉州台的震级。然后将1981~1982年各台测算的震级进行统计,求出各台相对于泉州台的震级改正系数。最后对1973~1979年各台的震级进行改正,并统一使用起算函数R₂(Δ),计算出台网平均震级。
  1992年9月起,根据国家地震局制定的《区域台网地震月报目录与地震观测报告编报技术规范》,改用短周期仪器起算函数R₁(Δ)计算震级ML。
  (四)日报、速报和月报处理
  地震台网的数据处理内容包括震相分析和测定地震基本参数,其处理过程和处理结果可分为日报、大震速报和月报。
  1.日报
  地震台站观测人员对每日的地震原始记录进行分析,读取P波、S波到时以及S波(或lg波)最大振幅和相应的周期,计算出单台的发震时刻、震中距和震级,用地震专用电码编成11112地震日报,通过电话、电报或电台等通讯手段上报省地震局震情值班室,由值班人员用交切法、引中线法在1:400万地图上人工作图定位,计算出粗略的地震参数,回报各地震台站。同时编报每月的《福建地震快报目录》。
  2.速报
  对于台湾地区ML≥5.0级,本省ML≥3.5级地震,各地震台站必须在记录到地震事件之后的规定时间内完成地震原始记录的分析处理,将处理结果用地震专用电码编成11111地震速报,通过电话、电报或电台等通讯手段上报省地震局震情值班室,由值班人员在规定时间内根据各台站上报的数据用交切法、引中线法在1:400万地图上人工作图定位,计算出粗略的地震参数,上报国家地震局震情值班室,并及时编印《震情简报》送发有关单位。当省内发生有感地震时,值班人员还应及时向中共福建省委、省人民政府值斑室报告震情。
  3.月报
  全省地震台站的地震原始记录图纸均按规定分期分批邮寄到省地震局。1974~1987年,规定每月邮寄1次,1988年后,每10天邮寄1次。
  省地震局分析预报中心测震室编目组对各地震台站的地震记录图纸和地震数据登记卡片,按照同一地震事件进行归一整理,参照《福建地震快报目录》的每一个地震事件,对地震原始记录图纸重新进行震相分析,量取P波、S波到时,S(lg)波最大振幅和相应的周期等数据,使用相应的震源测定方法,重新测定地震基本参数。
  1992年以前,月报目录对编报地震的区域范围和震级下限无明确规定,原则上凡福建和台湾地区的地震均编入月报目录。1984~1989年,增加编报江西省的地震。1992年9月1日起,根据国家地震局制定的《区域台网地震月报目录与地震观测报告编报技术规范》和福建地震台网的监测能力,对福建及其附近海域级地震,台湾东部及其邻近海域ML≥3.5级地震,台湾西部及其邻近海域ML≥2.7级地震,福建与广东、浙江边界外30公里范围内、与江西边界外50公里范围内级地震,国境外50公里范围内(先岛群岛、巴坦群岛等地)ML≥4.5级地震,单台记录S-P≤15.0秒的地震均编入《福建省地震台网月报目录》,作为福建省地震局正式的地震目录。
  福建地震台网月报目录编辑的每一条地震目录,包括:地震序号、发震时间、震中纬度、震中经度、震级、震源深度、定位精度、参考地名、震中所在地区号、定位使用台站数、资料来源代码、备注等12项内容。
  地震观测报吿是地震原始记录图上地震信息的文字记录。福建地震台网观测报告的编报内容为:报告的文字说明,地震台站要素表,区域地震台网监测能力评价,与报告相应的地震目录,地震震相等资料的详细记录。其中地震震相等资料是观测报告的主要部分,所编报的内容包括:序号(必须与相应地震目录的序号保持一致),地震日期,地震参数(发震时间、震中纬度、震中经度、参考地名、震级、震源深度、定位精度),台站名,仪器型号,震相名,震相到时,震中距(公里),地动位移(毫微米)与周期(秒),持续时间(秒)与尾波衰减的双振幅(毫米),震级(ML、MD、Ms),备注。
  根据国家地震局预报工作管理条例和编报技术规范,1987~1996年,每月用快件邮寄方式向国家地震局分析预报中心报送地震月报目录和观测报告;1997年1月1日起,改为通过APNET网向国家地震局分析预报中心传送地震月报目录。
  (五)整理汇编
  地震月报目录和观测报告按照地震发生的时间顺序汇编整理成《福建地震台网地震目录》和《福建地震台网观测报告》。1971~1987年,用手工编辑;1988~1991年,改用计算机编辑;1992年后,使用“地震数据处理软件”编辑。
  1983年,首次编印《福建、台湾地区地震目录》(1971~1979年合订本),没有相应的地震观测报告;1980~1987年,每年编印一册《福建地震台网观测报告》,其中包括相应的地震目录;1988年后,每年编印《福建地震台网地震目录》和《福建地震台网观测报告》各一册。
  (六)编目评比
  根据国家地震局有关地震编目工作的编报规范和评比规定,福建地震编目工作1987年开始参加全国地震预报工作质量评比,评比内容包括地震月报目录和地震观测报告的编辑报送速度和编报内在质量,评比采用累计工作积分和错情积分的办法。福建省地震编目工作评比结果:
  1987~1991年,连续5年获全国Ⅱ类局地震预报工作质量评比(地震编目)优秀奖;
  1992~1996年,连续5年获全国Ⅱ类局地震预报工作质量评比(地震编目)第二名;
  1997年获全国Ⅱ类局地震预报工作质量评比(地震编目)第一名;
  《福建地震台网观测报告》(1992~1996)获福建省地震局1997年科技进步三等奖。
  二、前兆资料
  地震前兆观测资料包括大地形变、地下流体和重力、地磁、地电、电磁波观测资料。前兆资料处理主要有三方面工作:资料的预处理,包括数据的采集整理、检查验收、归档、建立数据库;资料的预报分析处理,采用数理统计、滤波分析等各种计算方法对干扰进行排除;根据各手段需要和要求绘制有关图件。
  (一)大地形变测量资料
  大地形变测量资料包括1972年开始的监视地壳垂直运动的面上国家Ⅰ等精密水准网资料、跨断层短水准测量资料,监视地壳水平运动的跨断层小三角网、基线、激光测距资料,以及1995年布设的卫星定位系统GPS观测资料。
  1972~1997年,地震综合队严格执行国家测绘总局和国家地震局有关规范,对形变选点、埋石、观测资料实行三级检查、二级验收,各观测组对资料进行200%的检查,地震综合队进行100%的检查验收,省地震局进行100%的检查验收,观测手薄抽查30%~60%。经检查、验收确认合格后,上交资料室归档,录入数据库。
  对形变资料的分析预报处理主要进行观测值归算和形变网平差。绘制的图件主要有垂直形变速率图和等值线图、水平位移矢量图和应变分布图。
  三角测量归算还包括垂线偏差改正、照准点高度改正、截面差改正,并进行高斯投影平面计算,距离、方向改正计算,子午线收敛角计算等。
  1.面上水准
  70年代开始的大面积水准测量归算,还加入尺长改正、正高改正、重力异常改正、潮汐改正以及拼环检查质量精度。大面积水准网平差通常采用动态速率平差,计算地面测点的运动速率和垂直形变量。
  面上水准观测资料多,数据量大,网点覆盖范围广,复测周期长,因而计算处理工作量大。70年代,主要用算盘和手摇计算机进行平差计算,手工绘制垂直形变等值线图和垂直形变剖面图。80年代,逐步采用电子计算器和计算机处理。90年代,由于计算机的普及应用,实用化攻关成果软件的推广应用,建立了面上水准数据库,对面上水准资料进行多网多环的经典、自由、拟稳的动态平差,解算出监测点的垂直运动速率,然后再采用多面函数拟合的方法,求得监测区域的地面运动速率函数,绘制垂直运动速率图。
  2.跨断层短水准
  1983年开始,利用计算机采用傅利叶级数对观测值进行拟合计算以排除雨量、温度、地下水等干扰因素,绘制相应的拟合曲线、残差曲线和断层运动模式图。对个别场地也采用直接图示法或高程变化分析法。1992年,建立跨断层短水准数据库,应用实用化攻关成果软件,使数据资料处理更加规范化,并提高图件绘制速度。
  3.定点跨断层形变
  1991年开始,天马定点形变台跨断层水准资料处理主要采用多元线性回归法、动态灰箱法、褶积滤波法、带控制项的自回归模型(CAR模型)法、卡尔曼滤波等。90年代开始采用国家地震局推广使用的“DDPS”软件系统,用低通滤波方法对长趋势异常进行识别,对异常信息进行速率、频次合成,以提高异常信息的置信度。
  4.跨断层小三角
  1982年,采用秩亏自由网平差方法对观测方向值进行平差,根据计算的点位位移矢量并以观测误差的三倍作误差楠圆衡量断层运动,作相应的应力应变分析,绘制相应的图件,对断层的水平运动状态进行评定。
  5.激光测距
  1989年开始,采用秩亏自由网平差方法对观测网边长进行平差,采用位移矢量法、应力应变法对监测区的水平运动及应力状态进行分析。
  6.基线
  1976年开始,对跨断层的基线丈量资料直接采用对比法进行应力应变分析。
  7.地倾斜
  定点地形变观测资料处理主要提取形变速率、方向及岩石物性数据。形变速率和形变方向的变化可以从形变观测数据直接取得,而岩石物性则从倾斜固体潮振幅因子及潮汐形态中获得。
  地倾斜观测受多种因素干扰,资料情况复杂,包含观测环境(洞室与地形效应、墩基变形、降雨、温度、气象)影响,仪器因素及人为干扰(工业、运输、排灌、人员出入洞室等)影响,观测台站多,数据量浩大,资料处理繁重。70年代,主要用手工方法处理,80年代,开始逐步改用计算器、电子计算机计算。1990年后,应用改进实用化攻关软件,工作效率提高。
  地倾斜观测资料预报分析处理方法主要有5种:(1)形态分析判别法,绘制单分量五日均值图、日均值图,必要时再加整点值图及矢量图;(2)差分法,倾斜单分量一阶差分计算,同时绘制五日均值序列、日均值序列、整点值序列图;(3)固体潮振幅M2波7值计算,用维尼科夫调和分析和卡尔曼滤波递推相结合的方法进行计算,并绘制图件;(4)契比雪夫多项式拟合计算及图件绘制;(5)排除降雨及其记忆影响进行褶积滤波分析及图件绘制。
  8.全球卫星定位系统GPS
  1995年开始,利用GPS观测资料研究福建地壳运动。除本省资料外,还包括上海、日本(USU3)、台湾、韩国(TAEJ)、海口、印度(IISC)、乌兹别克(KIT3、POL2)资料。1995年共有153条基线,平均边长1871.0公里,最长6269.4公里,最短50.9公里。1997年共有231条基线,平均边长2061.4公里,最长6269.4公里,最短25.5公里。
  以天为计算时段,一天计算一个成果。对一天中所有的GPS观测数据同时计算,使用的是IGS精密星历。数据处理控制选择:采样间隔为120秒,最大历元720,截止高度角15度;基线处理采用松弛解GAMIT软件;对流层误差模型采用Saastamoinen模型和缺省气象参数;天顶延迟参数个数13,电离层延迟,消除电离层的LC观测量;卫星轨道参数9个,6个开普勒根数,3个太阳幅射压参数。数据清理采用AUTCLN软件。基线的相对精度1995年为3.7×10-9,1997年为3.3×10-9。
  (二)地下流体资料
  地震地下流体监测资料包括地震地下水动态监测资料和地震水文地球化学监测资料。
  1.地下水动态
  80年代初,逐步建立福建省地震地下水动态观测网,观测井均系中、深井,属基岩裂隙承压水,有明显年动态规律性,水位的季节性、周期性变化是其主要特征。资料处理工作主要有3种:(1)根据资料要连续和稳定的要求,对缺数或非自然因素引起的测值突变,分析前要做资料预处理,对少数缺数的断点,采用插值法补上,对突跳和阶跃现象首先分析原因,确认为观测的偶然事件可将突跳值舍弃,若系阶跃,则要调整基线,将阶跃前后的观测值归算到同一水平;(2)原始数据的日常处理,计算日均值、五日均值、月均值、年均值等各类均值,以及水位的气压校正及其均值计算和重力固体潮理论值计算;绘制水位、气压、经气压订正后水位、固体潮理论值逐时值图,水位、气压、经气压订正后的水位、降雨量日均值图,水位日均值、校正气压后的水位日均值及其一阶差分图等;(3)干扰因素排除与异常判定处理,通常采用差分法、回归分析法(一元线性回归、多元线性回归、多元逐步回归)、滤波法(多道维纳滤波、别尔采夫滤波)等。1990年后,资料处理和图件绘制工作通过计算机完成。
  2.水文地球化学
  地震水文地球化学观测资料有70年代初期开展的氡射气测量资料、水电导率观测资料,1983年开始利用气相色谱议进行的気、氢、氩、氮和气体总量日测分析资料和1984年开展的全省水质组分分析资料。
  水化资料处理工作主要有3项:(1)资料的预处理,根据连续、稳定的质量要求,对资料进行可靠性检查,对断缺或因测试条件(包括仪器标定K值、标准溶液、标准电极等)、观测环境条件变更引起数据突变的要给予补缺、校正等处理,1990年后,增加数据录入、入库工作;(2)日常数据计算及图件绘制,计算主测项和辅助测项的日均值、五日均值、旬均值、月均值,绘制相应曲线,1990年以前,主要用计算器手工完成,1990年后,逐步采用实用软件电脑操作完成;(3)排除干扰与分析处理,采用回归分析(多元线性回归分析)、相关矩平分析、差分分析等方法进行处理。70~80年代,用计算器处理,1990年以后,用电子计算机和实用软件处理。
  (三)重、磁、电资料
  1.重力
  1972年后,重力观测资料处理根据国家地震局制定的有关规范,严格执行资料的三级检查、二级验收制度,确认验收合格后,将资料归档,录入数据库。流动重力观测资料按国家地震局地震研究所的要求,外业测完后一个月用软盘上报给武汉地震研究所重力室。
  资料处理采用经典、自由网、拟稳等平差方法对观测的重力段差进行平差,绘制相应的重力场变化图、剖面图、点位重力变化图、高差随时间变化图等。
  2.地磁
  地磁资料包括1975年试测、1977年投入正式使用的流动地磁观测资料和80年代初建成的固定地磁台网观测资料。对流磁资料处理先进行通化和对比处理,然后再进行长期变的拟合处理。为了使流磁资料和外区统一使用与对比,将测区内同一期的各测点在不同的时间内观测值通化到附近的地磁台站某月25日晚上21时,目的在于排除短周期日变场的干扰。1977年11月(第1期)到1986年5月(第16期),通化、对比台选为邵武,采用经纬校正通化法。1987年5月(第17期),对比台仍选为邵武,通化台选设厦门天马和龙岩二处,采用常规的台阵通化法进行通化。1977~1997年,观测资料上报国家地震局地球物理研究所地磁室。90年代,经过清理攻关、实用化攻关和对地磁软件的改进优化,对定点地磁资料采用现代计算机软件方法处理,有日均值法、五日均值法、磁暴分析、幅相法、差分法、相关分析、差值、低点位移等。
  3.地电
  地震地电观测资料包括地电阻率观测资料和自然电位观测资料。1977年福州台地电、1978年莆田台地电正式投入观测后,资料处理主要是:(1)根据台站的日报(日均值)或月报资料,剔除突发性干扰引起的不可用资料,计算五日均值、月均值,绘制相应的原始图件;(2)校正由于固定干扰因素引起的系统偏差;(3)进行消除年变化的数据处理工作,采用相关分析法消除年变化影响;(4)绘制出校正后的地电各类均值图。
  4.电磁波
  1989年开始,陆续建成的10个电磁波台观测资料,主要处理日报的电磁波场强、变化持续时间,绘制场强逐日变化图及变化持续时间逐日变化图件。根据月报资料在排除干扰基础上绘制月变化持续时间和月最大场强逐月变化图件,及电磁波的方位变化等参数图件。
  第三节 震情分析
  震情分析主要是从大量的日常监测资料中提取和识别与地震孕育、发展有关的前兆异常信息。
  一、分析技术
  随着地震观测技术的发展和提高,学科研究的深入,震情分析处理技术和方法也在不断地更新发展。
  20世纪70年代和80年代前期,以手工计算和手摇计算机或计算器为工具,进行数据处理分析,识别异常。80年代后,开始使用电子计算机(初期为较低级的如PC-1500等),自编一些需要的分析处理软件和绘图软件。
  1983~1986年,省地震局参加了国家地震局组织的测震学、大地形变、水化学、地磁、地电、综合预报等学科手段的清理攻关,对福建各学科手段观测环境、测试条件、仪器设备和观测方法,以及全部资料进行清理、研究,使观测台网得到不同程度优化,对干扰因素有较详细的了解,对所有数据做了系统的清理、校核、评价、整编,建立了数据库。震情分析基础资料更真实、可靠。在清理攻关的基础上,能使用较多的分析方法和较复杂的数学模式进行分析处理。其间,(福建省地震综合预报清理研究汇编》、《福建省地震综合预报清理工作总结报告〉均获“国家地震局地震预报清理及近期强震危险性判定研究”科学技术专项三等奖。
  1987~1989年,省地震局参加了国家地震局组织的十大学科预报方法的实用化攻关。在清理攻关成果基础上结合福建实际,引进国家地震局的清理攻关和实用化攻关成果,应用十大学科的方法指南(包括判据、指标和方法)和软件系统成果,建成“福建省区域综合地震数据库系统”,开展震情分析工作。
  1991~1993年,在推广应用国家地震局实用化攻关成果软件基础上,结合福建实际进行改进、优化和补充,建成“福建省地震分析预报软件系统”。建立周、月会商模块,补充了地震资料管理、分析、计算、绘图等一系列程序。在地磁分析方面,用汇编语言、C++语言,编制了一套由数据库到屏幕绘图、成果输出、异常判别等系列应用软件,能进行差值法计算、磁暴统计、幅相法和相关分析、差分分析和单台低点位移法分析及绘图等。1993年,《福建省地震分析预报软件系统》通过国家地震局专家组验收,并得到好评。
  90年代中期,分析预报部门广泛使用现代电子计算机,应用国家地震局“八五”地震短临预报方法与理论攻关成果,应用先进处理软件和程序,快速获取异常信息。
  90年代后期,引进现代声象设备和多媒体技术,建立现代化会商室,震情分析技术进一步提高。1998年度地震趋势会商会后,分析预报中心制成福建省地震局“1998年度闽台地区地震趋势研究报告”多媒体光盘。
  二、前兆异常识别
  (一)地震学前兆异常
  1972年台湾东部海域8级大震波及福建全省,1975年漳州发生86次小地震的震群,1976年华安发生186次小地震的震群,1981年永安小陶也发生68次小地震震群,这些地震震级虽然不大,但都影响到社会的稳定,社会需要科研人员作出地震预报。科技人员首先应用华北等多震区的强震震例经验,如用地震分布在时间上和空间上的异常识别方法预测地震,还用数理统计的方法预测较长时间较大范围内可能发生地震的概率。这一时期的分析多半以“看图识字”的方式进行。如把地震频度密集—平静—发震的规律、地震能量和应变能释放平稳—加速—发震规律的“平静”、“加速”都作为较大地震发生的前兆异常,对漳州和华安等地地震和震群进行了监视预测;利用数理统计的极值理论、马尔可夫链等周期分析法对泉州—汕头地震带地震作出中长期预报。这时期的预报属经验性预报,在实践中有成功,也有失败,失败多于成功。
  1983~1986年,国内通过地震预报方法的清理攻关,地震学分析预报方法归纳出7种类型:空间图像方法、时间进程方法、地震序列方法、地震相关方法、震源及介质参数方法、合成方法、数理统计方法等。
  80年代中期,福建震情分析水平有一定的提高。福建省地震预报工作者利用空间图像法和地震序列法,总结出闽、台、赣地区中强以上地震前存在地震空区和地震条带空间异常图像。地震空区指历史上发生过强震,现已平静了足够长的时间,但其周围被继续发生的一些中、小地震所包围,且具备发生强震的地质构造背景的地区。这些地区是地震活动异常区,未来将会发生较强的主震。一般用3个标志衡量空区:一是随着空区的形成,空区及邻近区的地震应变能释放出现加速;二是空区内外的地震频度比在空区孕育过程中出现峰值;三是主震发生前空区内未来震源区可能发生一些中等强度的信号震。地震条带是指在大震发生前区域性中、小地震活动震中形成一条或两条共辄的带状分布图像。识别条带也有3个指标:条带的展布与现今活动断裂带基本一致;条带是突出于全区的;伴随条带的形成,条带所在区域里应变释放加速,较大地震的频度上升,较小地震的频度下降。80年代初期,跟踪闽台地区地震活动,寻找异常空区和条带图像,仅靠手工操作,把每个地震震中按一定的时间域画在有地理位置的底图上,绘制成震中图。80年代后期,开始用计算机绘图,可供震情分析的图件大大增加,寻找空区和条带的可能性增大。1987年8月2日在邻近福建的江西寻乌发生5.5级中强震群之前,预报人员曾提出该区存在地震空区和条带异常。1992年2月18日福建南日岛东南海中发生5.2级地震,震前预报人员持续8年跟踪分析该区存在的地震空区异常。特别是在1994年9月16日台湾海峡南部发生7.3级强震前,福建省地震局连续2年,在1993、1994年度《闽台地区地震趋势研究报告》中明确指出该区存在地震空区和条带,而且附有地震空区和条带图像。
  地震序列法和地震相关法在福建地震前兆异常识别中也经常用到。闽、赣地区是小震群多发区,漳州、华安、厦门、长汀、龙岩和永安等地区都曾经发生过小震群。利用震群序列性质来判定后期的较大地震或者利用前期的地震预测后期的较大地震的方法叫做地震序列法。通过对震群序列的应变能释放特征、震群能量释放均匀度u值、震群特征量归一化熵值K、地震频度衰减系数h值以及地震频度与震级关系的古登堡公式b值等指标综合评判一次震群具有前兆性质还是属正常震群活动,若是具有前兆性质的震群发生后,就会在该区及其邻近区内一定时间段里发生较大的地震与其对应。通过判定震群性质的异常指标,福建地震预报人员对1994年台湾海峡7.3级地震、1997年永安5.2级地震作出过一定程度的中期预报。
  地震相关法常用于两个地区或两个以上地区的地震活动的相关性比较。如利用台湾地震后福建及其邻近地区地震也会随之活跃的对应关系,预测福建地区中强以上地震的危险性;利用台湾强震滞后菲律宾强震,而华南地区中强震又滞后台湾强震的关系,预测福建及华南的地震大形势,认为1986年至2000年前后,福建及东南沿海地区将处于地震相对活跃期,结果在这一时段里发生了多次中、强震,说明这种分析基本正确。
  90年代后期,开始应用分维理论等进行短临预报的探索和实践,并努力使地震预报方法逐步从经验预报向有一定物理基础的定量、半定量预报方向推进。
  (二)前兆学科前兆异常
  1.大地形变
  异常识别主要依据点位的自然条件(如稳定性、干扰情况与活动断裂的关系等)和观测精度,对单线的水准测量资料采用直接的处理方法,对测段高差和点位高程的变化对比观测精度进行异常识别。
  垂直形变速率图、等值线图和应变分布图、水平位移矢量图的各自的形态、分布与地质构造相吻合时,说明这些构造单元有相对运动。正常的大面积地壳运动具有速率缓慢、变化形态与地壳浅部构造分布一致,表现新构造运动的继承性的特点。相反,当局部地区的构造单元运动速率明显改变,出现垂直形变高梯度带或高应变积累区,其运动速率或应变积累速率超出允许值,就划为形变异常区。
  70年代,福建地震科研人员主要根据垂直形变图和等值线图来分析异常,处于“看图识字”的经验探索阶段,80年代以后,随着实用化攻关成果软件推广,逐步采用计算机来判定异常。
  跨断层短水准则用傅利叶级数对观测高差进行拟合,以排除雨量、季节(温度)、地下水等干扰因素,用残差的两倍均方差作为异常判别的指标。还应用图形分析方法识别高形变速率区和高形变梯度带等异常。
  定点跨断层,通过低通滤波方法对长趋势异常进行识别,短临异常采用动态灰箱法、广义回归法、褶积滤波法、CAR模型法进行识别。
  跨断层小三角采用秩亏自由网平差方法对观测方向值进行平差。根据计算的点位移矢量,以3倍误差椭圆作为异常判别指标,并作相应的应力应变分析,绘制相应的图件,对断层的水平运动状态进行评定。
  激光测距采用秩亏自由网平差方法,对观测网边长进行平差,以3倍误差椭圆作为异常判别指标,采用位移矢量法、应力应变法,对监测区域的水平运动及应力状态进行分析。
  地倾斜一般采用形态法判别异常。对有长期观测资料的台站,根据单分量或矢量图曲线的正常背景,观察异常的形态,判别前兆现象的出现。如莆田台地倾斜SN向,1992年2月18日南日岛M5.2级地震前,从1月底至2月上旬出现明显的日均值曲线“缺口”异常形态,1992年以前矢量图打结,震后逐渐西倾。
  对倾斜固体潮观测值采用倾斜固体潮潮汐因子7值来判别异常。正常情况下计算得到的观测台站的固体潮理论振幅A与其实测的固体潮振幅A′之比A′/A称为倾斜潮振幅因子γ,它是十分稳定的。根据M2波群的潮汐因子γM2的动态变化发现地震前兆。以平静期本底误差的2倍作为判定异常的警戒线,出现系统偏离,且达到超限视为异常。如1995年2月25日晋江东南M5.3级地震前厦门台地倾斜7值存在异常。
  卡尔曼滤波法、褶积滤波法、契比雪夫多项式、动态灰箱分析、差分法等均增用2倍中误差法作为异常判定识别标准。
  2.地下流体
  (1)地下水动态
  80年代后,主要用滑动平均法、褶积滤波、维纳滤波、回归分析等方法提取地震地下水位前兆。地下水位异常主要有上升、下降、阶变、脉冲—振荡和固体潮畸变等5种型态。
  上升型:在地下水位正常背景下出现超过正常变幅几倍甚至几十倍的大幅度上升,在地震之后恢复到正常变化。
  下降型:在地下水位正常变化的背景下,出现超过正常变幅的几倍甚至几十倍的大幅度卞降,在地震发生之前或之后逐渐恢复到正常变化水平。
  阶变型:在较短时间内完成水位突升或突降,在水位曲线上形成陡坎,称为阶跃。
  固体潮畸变:地震前地下水位固体潮发生波形变化,或者相位的错动,或者固体潮形态被破坏。
  1992年2月18日南日岛M5.2级地震前,南靖汤坑井群、平潭井、龙田井都记录到水位升降和水位固体潮畸变。1994年9月16日台湾海峡南部M7.3级地震前,南靖汤坑、福清龙田、平潭北雾里井水位都存在基本同步的异常,表现为水位反常升降,水位阶变、突跳、脉冲以及固体潮畸变潮差变化、相位错动、形态破坏等。
  (2)地下水化学
  70年代,处于“看图识字”阶段,以对比曲线变化形态的“鼓包”、“突升、突降”变化做为异常判别标准。70年代后期到80年代,开始运用均方差计算,用2倍或3倍均方差做为曲线正常变化范围的控制线,以超限作为判别异常的指标。同时还采用一元相关分析或二元相关分析来排除干扰,识别异常。90年代,由于清理攻关和实用化攻关成果软件的推广、应用,能用智能化专家系统程序软件进行更复杂的计算分析。
  主要采取以下方法定量排除干扰,进行异常识别。
  线性趋势分析法:有些资料无明显周期性干扰成分,但长趋势变化明显,属非稳态序列,不符合控制论的数字模型,不能直接用标准差作为异常分辨的控制线,这种趋势变化可以看作是判别短临异常的干扰成分,因此用这种方法给予排除。用去趋势后的序列提取异常指标,再用其剩余标准差2倍或3倍做控制线。
  回归分析法:常用的是线性回归和多元线性回归。能排除干扰因素对测值的影响,消除干扰因素之间的相互影响,并把主要因素引入回归方程。用消除干扰后的剩余标准差序列提取异常指标,再用其剩余标准差的2倍或3倍做分辨控制线。
  相关矩平分析法:利用不同年时间段的均值序列(五日、旬、月)之间的相关程度来求观测点值的正常年动态曲线,用正常年动态曲线来排除干扰。再以原来不同年时间段的均值序列和正常年动态曲线的余差序列提取异常指标,用其剩余标准差的2倍或3倍作为分辨控制线。
  原始数据曲线分析法:利用直接观测数值或均值线(五日、旬、月)的标准差分析、差分分析、自适应阈值分析等,都采用其剩余标准差的2倍或3倍做为异常判别控制线。单点突跳或多点突跳也可以用来作为识别异常的方法。如1994年9月16日台湾海峡南部M7.3级地震,震前出现的漳州氡、二氧化硅,泉州钾离子和钙离子,华安氡等异常。1995年2月25日晋江海外M5.3级地震,震前出现的漳州、安溪二氧化硅,华安氡等异常。
  3.重、磁、电
  (1)重力
  采用经典、自由网、拟稳等平差方法对重力段差进行平差处理后绘制相应的点位重力变化图、高差随时间变化图等。以平差精度的3倍中误差作为异常判别指标,结合区域的地形、地下水、季节变化、海潮等情况进行异常的综合分析。
  (2)地磁
  流动地磁在采用常规通化方法、对比差值法、滑动平均改正法对资料进行处理后,用差值滑动平均改正法的3倍残差均方差作为异常的识别指标。
  70年代,定点地磁异常识别采用“红绿灯”法、磁暴二倍法、差值法。80年代后,经过清理攻关和实用化攻关,差值法在本省得到普遍运用。主要将两台站之间的观测值的差值为一常数,考虑到观测误差,一般以其2倍中误差(±3NT)为异常识别标准,超过±3NT达3天以上可做中强地震预报依据。另外还有幅相法,即单个台站逐月磁偏角(D)幅值
  (极大极小之差)的2倍均方差为限差做为识别异常标准。
  福建省用于短临预报效果较好的方法还有转换函数和加卸载响应比。转换函数方法利用转换函数频率特性,认为震前周期T=9~200分钟的丨A丨、丨B丨有明显的增大和波动,异常识别以超过2~3S为标准。加卸载响应比使中低纬度地区地面任一点记录到扰日场与该测点正常时期的不同并与稳定地区测点有所不同。其原理是找出震前P(Z)异常的最低值一阈值P0(Z),如果P(Z)≥P0(Z),则有可能与1~10个月以后地震或灾害性天气相对应。
  (3)地电
  70年代,地电异常识别主要依据“年变规律有否破坏”,“有否大于日均方差三倍以上突变”等。还有一些简单的数学处理方法,如五日均值法、月均值法及二元一次线性回归分析法等。80年代,经过清理攻关、实用化攻关,逐步进入半定量化分析,其前兆异常识别步骤为:①正常值的确定及异常判定指标,经过资料预处理后月均值波动最大幅度小于1.5%(最大值与最小值之差对其均值之比),连续无震时段的电阻率平均值取为正常值。当地电阻率均值偏离正常值的相对变化幅度大于1.5%,且超过正常值时段标准偏差3倍时,即判定为异常变化。其中趋势变化持续时间6个月以上的采用月均值或五日均值作为判别异常的基本数据;持续时间小于6个月的采用日均值作为基本数据。②异常可信度分析,排除地电阻率变化与观测条件有关,核实是否为表层局部电性变化所致,进一步区分是否地震异常。
  第四节 会商与预报
  一、震情会商
  震情会商会是地震工作部门内部讨论震情、确定综合分析判断意见的主要形式,承担震情监视预报和预报研究的单位必须坚持执行震情会商制度。
  1971年,在国家地震局的领导和组织下,福建省分析预报机构与国家地震局分析预报室建立了经常的联系,互通情报,协同判断地震趋势。1972年后,根据国家地震局规定,福建省开始每年召开一次地震趋势会商会。每周每月的震情会商制度也逐步建立。初步形成了由群测点、台站、各级地震办公室到省地震局分析预报部门组成的,由省地震局领导的多层次地震预报工作体制。
  1986年,省地震局进一步执行国家地震局颁布的《震情分析预报工作管理条例》,该《条例》对震情会商明确规定:“每年均应召开年度震情会商会”,“必须定期召开月会商会、周会商会,并在需要时召开临时会商会,要作为一种制度坚持执行”。福建省震情年度会商一般在每年11月上中旬召开,年度会商的主要任务是:总结近年地震监视预报工作情况,尤其是重点监视区震情的发展变化情况;对近年地震活动和其他各种观测资料的变化情况进行跟踪、综合分析,研究地震大形势,讨论下一年度或稍长时间地震活动的可能趋势,对可能发生的破坏性地震进行预测,确定重点加强监视的地区,提交年度地震趋势研究报告。月会商会一般在每月25日前后召开。周会商会一般在每星期五召开,实行五天工作日后改为星期三召开。每月(周)震情会商会的任务是:对上次月(周)会商会的结论进行检查、小结;研究地震活动和其他观测资料变化的新情况,对下月(周)的震情做出综合分析判断。并将周(月)会商结果当天用电话报国家地震局分析预报中心震情值班室。书面意见随即寄报(1994年底开始使用传真报送,1996年通过网络报送)。
  省地震局分析预报部门严格执行会商制度,同时对地震台站和地方局(办)也提出相应要求规定。考虑到有些台站人员少、手段单一或手段较少等情况,在周(月)会商方面,仅要求台站每月至少进行2次会商。并将会商结果寄报省地震局分析预报部门。
  1991年开始,每年年中(6月上中旬)召开一次半年地震趋势会商会,对年度地震趋势进行跟踪研究,对地震活动和其他观测资料进行综合分析,对下半年地震趋势作出判断,提交年中地震趋势研究报告并参加华南地区震情趋势会商会。
  1997年开始,改革年度会商,以地区级地方局为单位分别召开会商会,并向省地震局提交年度会商研究报告。
  二、综合预报
  根据地震字育阶段论理论,地震预报分为长期预报、中期预报和短期预报等阶段。1972年,根据在临汾召开的全国中长期地震预报科研讨论会提出的工作程序,福建开始地震“长期、中期、短期、临震”试验性预报。地震预报是一个很复杂的科学,不能依靠任何单一手段解决地震预报问题,必须走综合预报的道路。70年代,福建地震综合预报只是“拼盘式”、“投票式”的简单综合。经过80年代清理攻关和实用化攻关的努力,各学科对前兆的识别、判定给出了定量或半定量的标准和方法,编制了各自的实用化、规范化的地震预报工作指南,汇总地震预报实践中证实的有效方法和最新研究成果,建立了地震预报实用绘图软件系统、资料可靠性判定和干扰因素定量排除的计算机程序、单点异常判定、多点异常判定、地震前兆指标提取和三要素预报等一整套软件程序以及智能化的专家系统判定程序软件,减少了预报工作中的主观随意性,增加科学性。
  (一)长期预报
  地震长期预报是预报一个地区几年至几十年内,甚至上百年内可能发生的地震,预测出可能发生地震的地区、时间范围和可能发生的最大地震震级或烈度,并作出某一地区的地震趋势分析。地震烈度区划是用烈度来表示的地震长期预报,一般考虑年限为50年至100年,供国家经济建设、土地利用规划和制定防震减灾对策参考,并可直接作为中、小型工程抗震设防的依据。
  1973年,福州地震大队组织有关单位用确定性方法分析地震危险性的研究成果,进行福建、江西两省地震烈度区划,研究自1973年以后福建、江西两省未来百年内可能遭遇最大地震烈度的地区分布。这次研究以地震区、带为单元,用运动和发展的观点分析区、带内地震活动及应变积累释放过程,地震活动的周期性、重复性、填空性、迁移性、相关性以及强弱震的关系等,预测其今后百年内的地震活动趋势;同时应用极值理论、线性预测、马尔可夫模型等数理统计方法,寻找地震活动水平与烈度衰减等方面的数量指标。在分析地震地质条件时,对历史强震区的地质构造背景进行考察,重点查明新生代至现代构造应力场、新构造活动特征及活动构造带与地震活动的关系,分析表层构造与深部构造的关系,探索深部构造特点及地震活动的关系,研究各类强度地震的发震构造条件及地震危险区的地震地质标志,确定未来百年可能发生强震的危险地点和最大强度,预测及勾划地震危险区。在福建、江西两省共划出莆田南日、漳州、闽江口、漳浦佛昙、会昌周田、瑞金、石城、连城新泉、泰宁、华安建口、建瓯玉山和九江等12个地震危险区,并在地震危险区预测的基础上预测未来百年地震的最大烈度分布。
  1990年,在国家地震局统一安排下,福建省地震局对福建省境内的地震烈度进行重新区划。新区划所示的地震烈度值是指50年期限内,一般场地土条件下可能遭遇超越概率为10%的烈度。新的地震烈度区划主要采用地震危险性分析概率方法进行。除考虑地震发生的不确定性外,充分吸收地震活动时、空不均匀性和中长期地震预报研究成果,强调了地震活动的时间过程不均匀性特征,又以震级为条件的地震空间概率分布函数去反映地震活动分布上的不均匀性等。其主要技术途径和方法为:(1)确定统计区即地震带的范围;(2)用修正的古登堡一里克特震级—频度关系式确定地震带的大小地震比例关系b值;(3)确定统计区内地震年平均发生率υ和震级上限MU;(4)在每个统计区,对历史地震资料、地震地质和地球物理特征等作全面综合分析,同时考虑模式识别结果来确定潜在震源区,如在闽东南划出17个潜在震源区;(5)确定每个潜在震区的最大震级和空间概率分布密度函数;(6)确定华南地区烈度衰减规律,建立适当的震源模型和地震动衰减模型;(7)用分段泊松过程模型计算每一个统计区内各潜在震源区对场点地震危险性的贡献;(8)将统计区划分成一系列控制点,对每个点都进行地震危险性概率分析,给出单位时间内地震动A超过给定值a的超越概率。
  (二)中期预报
  对未来一年或稍长时间内,可能发生5级以上地震进行判断,并提出地震重点监视危险区或应加强监视的地区,是年度预报工作的目标,也是中期预报工作的主要内容。
  东南沿海地震带是中国大陆地区主要地震活动带之一。福建地处东南沿海地震带的主体地区,3条北东向构造带纵贯福建,由东往西依次是:长乐—诏安断裂带,政和—海丰断裂带,邵武—河源断裂带。1970年以后,福建地震部门始终把3条断裂带列为应该关注的地区,把长乐—诏安断裂带和闽东南沿海地区,作为本省的重点地区。
  70年代,福建中期地震预报以经验性预报为主,根据地震学和前兆各学科异常的时间发展,前兆异常时间上的集中性(准同步性),异常时间的长短;空间展布,异常范围大小,或沿某断裂带的分布;强度表现,异常台站、异常项目的多少,并结合历史地震强度等来进行预测。
  1977年12月,省地震局提交1978年地震趋势研究报告,根据地震活动、地形变、海平面、重力、地磁和视电阻率等资料,认为1978~1979年内,在福建东南部,特别是厦门—漳浦一东山—带海域可能发生5~6级地震。结果1978年8月10日在福建省平潭东南海域发生5.4级地震。虽然中期预报的地点相差较大。但地震前出现的地震空区和缺震现象,对以后的震情判断提供了依据。
  80年代后,通过清理攻关和实用化攻关,福建地震预报开始由经验性预报向定量、半定量的概率性预报方向探索。
  1992年2月18日南日岛地震前,地震学方法观测到多项长时间异常,如南日岛地区1984年开始出现地震空区,还同步出现缺震,频度低值;地下水化学前兆方法也出现了一批引入注目的异常,异常开始出现时间有准同步性,约在1990年9月至1991年3月之间,异常主要展布在政和—海丰断裂带以东地区等。同时还出现其他前兆异常,甚至还有短临异常,但受年度地震趋势意见影响(认为1992年度发生M≥5.0级地震的可能性较小),对1992年2月18日南日岛地震在地点判断上出现错误。南日岛地震后福建及邻近海域又接连发生多次地震,至此引起了重视,加强了对地震大形势的分析和研究工作,主要根据历史地震概况及其周期分析,地震活动分幕特征研究和干旱与地震关系分析,通过研究,认为自1986年开始,东南沿海地震带进入20世纪以来的第五个地震活跃期,该活跃期将持续到2000年前后,而且目前尚缺少M≥6.0级强地震。
  1993年、1994年,根据地震学方面存在着以闽粤交界沿海为中心的一个长轴约390公里,短轴约300公里的ML≥4.0级地震的背景空区;与此同时沿海和福建南部出现北东方向和北西方向的2个ML≥3.0级地震活动条带;地形变资料分析在闽南、闽粤交界存在高形变速率异常区和高形变梯度带;地下水位及地下水化学前兆异常近年来集中在闽南及闽粤交界沿海地区,且异常的群体性和同步性均有增强趋势等情况。专家系统计算判定福建地区1993年发生5级地震的综合信度为0.38~0.56,可信度最高空间分布在北纬24°~26°,东经117°~119°;1994年的综合信度为0.64~0.78,可信度最高空间分布范围北纬23°~25°,东经116°~118°,因此在1993、1994年度趋势研究报告中均强调:福建及其邻近地区,特别是泉州—汕头地震带上,在今后5年内发生5~6级地震的可能性较大,厦门至东山—南澳沿海地区有发生5.0~5.5级地震可能。1994年9月16日台湾海峡南部发生7.3级地震,虽然震级比预先料想的相差1级多,但也证实了福建地震部门对地震大形势的分析是正确的。
  1994年,福建省地震局分析预报中心开始根据地震活动分布情况,把福建及其邻近地区分为6个区:东山南澳区、漳厦海外区、兴化湾区、永安龙岩区、闽粤赣区、南平—闽清水口库区,把台湾作为独立一个区,共7个区,分别进行地震学各种参数的时空扫描分析研究。
  台湾海峡南部地震之后,由于漳厦海外、泉州以北存在ML2.5级小震活动空区,厦门地倾斜矢量图及7值存在异常,长乐—诏安断裂带南端的高形变速率和高形变梯度带的存在以及地下流体的异常仍在闽南和粤东地区存在,再加上当时内外动力场均有利东南沿海强震发生的形势,省地震局分析预报中心对晋江东南1995年2月25日发生M5.3级地震做出了较准确的中期预测,获得国家地震局中短期预报B类三等奖。
  1996年,省地震局根据对1980年后福建及邻近地区和台湾海峡主要中强以上地震的前兆进行总结和综合分析,在《福建地区地震中短临预报决策方案研究》中提出:福建地区地震中期预报主要判据是地震条带、地震空区、地震活动度S值、缺震异常以及形变、地下流体、跨断层场地水准异常等。
  台湾地区7级以上强震均波及影响福建及沿海地区,福建省地震局承担了台湾地区7级以上强震监视研究工作。但由于福建地震台网和前兆台网全部偏向一侧,因此对台湾地区地震在震情控制程度上受到很大限制。对台湾地区7级以上强震的中期预测,福建地震部门采取以下方法:(1)大区相关分析,如20世纪以来菲律宾、台湾及华南地区地震活动依序滞后的规律明显,菲律宾发生7级以上地震,推测尔后台湾地区、华南地区将会相对活跃;(2)强震时间规律分析,对台湾地震的时间序列,建立灰色预测模型,利用灰色系统理论中的GM模型预测台湾地区地震活动;(3)地球环境条件——气象与地震关系分析,根据近40年东太平洋赤道附近(10°S~50°N,180°E~80°W),海温增高与台湾7级地震关系密切现象,研究发现海温异常增高(即出现厄尔尼诺现象),未来1~2年对应台湾强震的概率为78%;(4)地震学参数时空扫描分析,如缺震、b值、应变能释放、地震活动度S值等,另外根据地震活动周期的谱分析结果,台湾地区7级地震存在3~4年的复发周期。
  1988年至1997年,省地震局提交的地震年度趋势研究报告在全国地震分析预报工作评比中,属Ⅱ类省局,获1993年度第三名,1995年度第二名,1996年度第二名,1997年度第三名,其他年度均获得优秀。
  在国家地震局“地震监测预报专项奖”评比中,福建省地震局获1994年非重点区日常分析预报工作第一名;1997年获分析预报综合评比n类局第二名。
  (三)短临预报
  短临预报是指对未来10天至3个月以内可能发生地震的地点、时间及震级的预报,主要是在中期预报和震情短期追踪分析的基础上,进一步缩小预报区的范围,修正发震时间和震级的预测。
  1992年2月18日南日岛东南发生M5.2级地震之前,省地震局曾做了较好的短临预报。1985年,福建地震部门就提出兴化湾地区存在5级地震空区。1992年地震年度会商报告又指出这个地区不仅存在地震空区,还出现缺震、S值异常,以及重力、流磁、地电异常,把兴化湾地区列为当年本省第一个地震重点监视区。1992年2月7日(农历正月初四)会商会,讨论了新出现的震情:地磁总强和垂直分量较大变化,莆田、泉州、厦门、漳州定点形变地倾斜有明显异常,福州地电自然电位东西向较大异常,长乐气温异常以及台湾东带严重缺震等,会商结果认为在10天内,即2月17日前将会发生5级地震,把地点判定为台湾东部,向国家地震局分析预报中心填卡发出短临预报。这是福建第一次正式发出了地震短临预报。结果2月18日在南日岛东南海域发生M5.2级地震。这次短临预报,时间、震级基本正确,但发震地点判断偏差。
  1995年,省地震局对1980年后福建及其邻近地区和台湾海峡中强以上地震的前兆进行总结和分析,认为7级以上地震前兆异常数量多,中短临异常配套较好;5级左右中强震前兆主要是短临异常,异常相对集中在震中周围200Km范围内。其主要判据是,福建及其邻近地区,但不包括台湾海峡,连续3年未发生ML≥4.0级地震,且小震频度逐年增大;水化学、地形变台站出现准同步性异常,出现超2倍中误差,矢量图打结、反向,趋势性异常出现转折;地磁总强(F)差值法2个台以上曲线出现大于3NT的异常变化;电磁波出现越轨脉冲突跳;前兆震群U≥0.5,K≥0.8,低b值(b<0.8);以及水化、形变、水位日值(或时值)曲线出现突跳等。
  1997年5月31日永安西南M5.2级地震中短期预报也取得明显社会效益。1996年省地震局在年度预测中指出,1997年福建省地震活动比1996年将会有所增强。1997年1月永安小陶附近出现一系列小震活动,3月31日至4月3日出现最大震级为3.4级的小震群。4月3日省地震局召开紧急会商,分析认为1月以来永安地区小震群活动属于前兆性震群活动,应给予重视。随后立即布置龙岩市地震局在龙岩万安乡安装流动测震仪监测地震。流动台离震中南20公里,4月16日开始记录。4月24日和5月5日省地震局领导和科技监测处负责人,分别前往三明市、永安市及小陶镇,向当地政府打了招呼。5月31日,永安小陶镇张家山附近发生5.2级地震。
  三、预报程序
  地震预报不仅是科学问题,而且具有重大社会影响。1997年后,福建地震预报程序严格执行国务院(1977)85号文批转的《国家地震局关于发布地震预报的暂行规定》:中期预测意见不向群众宣布,短临预报由省人民政府发布;地区(市)、县人民政府只有在已接到上级政府部门的短期预报意见的通知,并发现了明显的临震异常、情况紧急、来不及请示报告时,方有权决定发布短临预报;任何个人或单位都无权发布预报。地震工作部门有责任向政府提出对震情的分析预报意见,并就是否正式向社会发布预报,以及何时发布,怎样发布,应采取何种措施提出建议,但地震工作部门的任何单位和任何个人都无权向社会发布地震预报,在政府正式发布预报之前,不得以任何方式对外泄漏预报意见。地区(市)、县地震部门提出的短临预报意见,在向当地政府汇报前,一般应先报告并征求省地震局的意见,同时将省地震局意见报告当地政府,以便当地政府做妥善地处理。
  1986年4月后,根据国家地震局下发《国家地震局震情分析预报工作管理条例》规定:召开震情各种会商会议,其结论意见原则上分为四类:A短临预报意见;B中期预报意见;C趋势估计意见;D安全判断意见。
  1988年6月7日起,执行国务院批准、国家地震局发布的《发布地震预拫的规定》,将地震预报分为长期预报、中期预报、短期预报、临震预报。国家对地震预报实行统一发布制度,地震短期预报和临震预报由省、自治区、直辖市人民政府按照国务院规定的程序发布。
  1997年12月29日后,施行《中华人民共和国防震减灾法》,国家对地震预报实行统一发布制度。地震短期预报和临震预报,由省、自治区、直辖市人民政府按照国务院规定的程序发布。任何单位或者从事地震工作的专业人员关于短期地震预测或者临震预测的意见,应当报国务院地震行政主管部门或者县级以上地方人民政府负责管理地震工作的部门或者机构按照有关规定处理,不得擅自向社会扩散。
  福建省地震局分析预报部门是承担福建地区日常地震观测资料的收集、处理、分析,对震情进行综合判断的机构,负责日常震情的分析判断,提出短临预报意见,研究本区震情趋势及全国或大区域地震活动对本区地震活动可能的影响,负责汇总本省局各下属单位的意见,提出本区及近邻地区地震的中期预报意见。
  地震台站主要承担日常观测工作,严格按照规范要求,为地震监测预报和科研提供连续可靠的观测资料。
  地(市)、县地震局(办)主要任务是做好地震知识的宣传普及工作,及所管辖的台点组织管理工作,及时收集并核实各台、点观测资料的异常变化和各种宏观异常现象,为地震的短临预报提供依据。也应对本区及邻区的震情进行分析判断,并将意见报省地震局分析预报部门。
  台站和地(市)、县地震局(办)发现疑为地震的短期和临震的异常应立即上报,同时抓紧核实。“短期异常”必须在一周内报告核实结果。“临震异常”必须在24小时内报吿核实结果。省地震局分析预报中心接到“短临异常”报告后应及时进行处理,尽快做出判断,对性质不明的重大“短临异常”,还应派人到现场进行核实研究。
  附:预报震例
  (一)1992年2月18日南日岛东南M5.2级地震
  1992年,是福建及沿海地区地震活动比较活跃、震情特别突出的一年,在短短不到半年的时间里接连发生4次4级以上地震,除2月18日南日岛发生5.2级中强地震外,还有3月3日厦门以南发生的M4.5级地震,6月2日龙海发生的两次MM.1级地震。11月26日又发生了龙岩—连城M4.7级地震。
  1.中期预测
  对1992年的地震活动曾有一定程度的中期预测,主要依据有:
  兴化湾地区1982年10月开始存在ML≥2.5级地震空区,1991年3月开始存在缺震异常;
  厦门—漳浦1985年4月开始存在缺震异常;
  泉州—汕头地震带存在1983年以来地震活动度S值低值异常,邵武—河源地震带中段1991年单点大幅度S值下降异常;
  流动重力在大丘3、漳环9、漳环3存在27个月异常,漳环30、漳厦5存在大于3个月异常;
  流动地磁在太口(-7nt)、佛坛(-6nt)、莆田(+6nt)、三山(+6nt)的异常长达2年半至3年;
  福州地电1991年1月20日至4月5日持续出现75天比平均值小4%的负异常,涵江地电1991年7月20日至9月10日持续出现51天的正异常,其值比平均值高3.3%。
  水化学氡异常在泉州大于92天,华安大于122天,安溪氟离子异常大于273天,永春钙离子异常大于30天等。广东的汕头、丰顺1991年水化学也出现明显异常。
  水化学单学科根据异常测点和测项异常开始的时间进程迁移表现,预测在政和—海丰带中段及其以东地区(包括沿海)有发生中强地震的可能。
  经过分析研究,得出如下结论:1992年度,福建沿海地区地震活动水平会有所增强,但发生M≥5.0级地震的可能性较小((CF=0.4)。应加强兴化湾地区和漳州—厦门地区的震情监测工作。
  1992年地震活动实况表明,对福建沿海地震活动水平“增强”的判断以及指出的重点监视区是正确的。但不会发生5.0级地震的结论是错误的。
  2.短临预报
  1992年2月18日南日岛地震。
  震前,2月7日会商会根据地磁总强普遍下降,幅度达50nt,打破磁暴对本地区总强影响的常规;沿海地区定点形变台站莆田、泉州、厦门的地倾斜SN向由北倾转向南倾(约5毫秒),形成缺口状突变异常;泉州、漳州水氡出现突跳异常;长乐出现连续7天升幅达131℃的气温热异常;福州台自然电位2月3日至7日上升12毫伏;“台湾花莲地震窗口”缺震持续8天等异常,判断认为10天内将会发生M5.0级以上地震,地点为台湾东部的临震预报,并正式填写A类卡上报国家地震局分析预报中心。结果除地点判断偏差外,时间和震级是正确的。这次地震的临震预报获国家地震局好评。
  (二)1994年9月16日台湾海峡南部M7.3级地震
  对地震活动性和各前兆学科异常追踪分析认为,经历了1992年的一系列地震后,有一部分的前兆异常已经明显消失或逐渐恢复,但仍存在一些不可忽视的异常项目,异常有明显的群体性和有序性,在地域分布上又有一定的集中性,所以1993年和1994年的年度趋势会商会都提出:福建及其邻近地区,特别是泉州—汕头地震带今后3~5年内,发生5~6级地震的可能性较大(CF达0.7~0.8),尤其是福建厦门至闽粤交界沿海地区。主要依据有:
  以东山—南澳地区为中心的ML≥4.0级背景性地震空区,仍未明显消失,1991年2月开始形成的北西向地震条带内ML≥2.0级地震仍相对频繁,沿海北东向展布的地震条带内也出现地震集中现象;
  地震活动分幕表明,自1986年后东南沿海地震带进入20世纪的第五活跃幕,尚缺相当一次M6.4级地震的能量未释放;
  统计分析1900年以来泉州—汕头带的极值函数分布特征,结果表明今后5年内发生一次5.0~6.0级地震的概率为83.4%;
  据1993年跨断层水准资料和1992年重力复测资料的分析,长乐—诏安断裂带南端存在背景异常;
  泉州—汕头地震带地震活动自1991年出现带内集中现象,地震跳迁规律表明下一次中强以上地震在该带的南端;
  据福建和粤东地区地下流体资料分析,存在安溪、漳州氡,丰顺重碳酸根离子,潮州钙离子和总硬等异常,福建南部水化网反映异常群体性和同步性均有增强趋势;东山—南澳区存在地震活动度S值低值、缺震等测震异常等。
  综合分析得出的结论认为3~5年内厦门至闽粤交界及沿海区,发生5~6级地震的可能性较大,警惕厦门至东山—南澳沿海1994年发生5.0~5.5级地震,厦门至闽粤交界沿海区是1994年应加强监视的第一个重点区。
  实际地震发生在台湾海峡南部,对漳厦地区影响最大,中期预测有较好效果。
  (三)1995年2月25日晋江东南M5.3级地震
  台湾海峡南部7.3级地震之后,福建测震台网和前兆台网仍然存在测震学和前兆学科的异常,主要集中在闽南及近海地区,时间上具有中期异常特征,主要依据有:
  漳厦区和东山南澳区还存在低b值、减熵、缺震等异常;
  漳厦海外、泉州以北存在5级的小震活动空区;
  厦门台地倾斜矢量图及7值有近半年多的异常尚未结束,集美天马跨断层短水准南点(S)褶积滤波分析有异常;
  地下流体异常集中在闽南到粤东地区,如安溪、厦门的可溶性二氧化硅,南靖、普宁地下水位,丰顺、汕头的重碳酸根离子;漳厦地区流动重力的段差及点值变化多处超差异常;1994年水准复测表明长乐—诏安带南端存在高形变速率区和高形变梯度带;
  莆田涵江地电阻率自相关分析存在异常;
  永安台地磁总强差值法存在6nt异常。
  综合分析研究结果认为闽南地区及近海可能发生5.5级左右地震,震前正式向国家地震局填报B类卡片。中期预测时间、地点和强度正确,获国家地震局中短期预报B类三等奖。
  (见中期地震预报卡)
  (四)1997年5月31日永安西南M5.2级地震
  1995年2月晋江海外M5.3级地震后,福建及其沿海地区的地震活动总体水平有所降低,但测震学和前兆观测依然存在着一批异常,主要有:
  晋江海外—江西寻乌间的北西西向M≥2.5级地震活动条带依然存在,带内低b值异常已持续1年左右;
  福建全区缺震曲线显示缺震异常已存在近9个月;
  天马跨断层形变南点经褶积滤波处理和动态灰箱分析存在趋势上升异常;
  跨断层场地水准测量出现活动速率比加剧,异常主要在长乐—诏安断裂带中南段的容卿、梅岭两场地;
  闽东南与粤东地区地下流体存在异常,如泉州钙离子,漳州、华安的可溶性二氧化硅及广东潮州氯离子等持续4~10个月的异常等。
  针对以上异常的跟踪研究和综合分析,提出1997年本省地震活动比1996年将会有所增强,闽南及其近海地区未来一年存在发生5.0~5.5级地震的可能性((CF=0.6),是本省第一个地震重点监视区。
  根据1997年1月以来在永安小陶附近出现一系列3级小震群活动,特别是3月31日至4月3日最大震级3.4级小震群,省地震局4月3日召开紧急会商会,认为永安小震群活动属于前兆性震群活动,应予重视。4月24日和5月5日,省地震局分别向三明市、永安市及小陶镇人民政府打了招呼。5月31日,永安小陶镇附近发生M5.2级地震。短临预报基本正确。

知识出处

福建省志·地震志

《福建省志·地震志》

出版者:中国社会科学出版社

本书内容由总概述、大事记、地图集、专业分志、人物志和附录等部分组成。其中包括地震构造背景、地震活动、中强地震、地展监测、震害防御、地震应急、地震科研、机构与队伍、地震工作管理。

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