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汶川地震1周年地震科技工作专访之一 ——地震烈度快速判断的新方法
2009-05-12 10:36 来源: 中国地震台网中心 作者:

编者按:四川汶川8.0地震已经发生一周年了,在痛惜8万多生命之花陨落的同时,作为地震工作者,我们更多的感觉到的是责任和使命,为此,我们特安排采访了工作在防震减灾第一线的部分工程技术人员,希望对他们的访问,让大家了解到地震科技工作的一些动态和成果,希望通过大家的共同努力让今后的抗震救灾能够少一些遗憾,多一份信心。

 

2008512,发生了举世瞩目的汶川8.0级特大地震,当天下午228分地震发生后,仅用了大约13分钟中国国家地震台网完成了对地震定位并初步确定震级。但是,地震的破坏却不止限于震中地区,地震波从震中映秀传播,到北川有一次大的能量释放,然后到达青川此间前后跨度200多公里,地震的破坏是以烈度为量度单位,我国采用麦氏烈度标准共划分为12度。汶川地震中破坏最严重的地方达到烈度11度,烈度9度以上严重破坏区域约3000平方公里,破坏最严重的北川地区距离震中映秀在90多公里。

由于在强烈地震发生后,一般的极震区通信系统都受到严重的破坏,那里破坏严重程度后方的救援人员并不了解,以汶川地震为例,地震发生后,主要是通过现场调查的方式了解地震受损情况,在地震发生后48~72小时左右才通过现场考察和当地人员反馈的方式了解了地震破坏的具体情况,绘制了第一张地震现场初步烈度分布图,但是,此时许多重灾区已经错过了地震救援的最佳时间。因此,长期以来,地震局一直把缩短破坏性烈度产出时间作为地震工程研究中一个重要课题,如果能快速进行地震破坏即地震烈度判断,快速获得烈度信息就可以连接到地震的破坏情况,就可以把救援的人力物力尽快安排到最需要的地方去,从而大大提高救援的效能。在汶川地震1周年之际,本网站特就此问题对中国地震台网中心李大辉副总工、信息网络部李卫东主任进行了专访。

李大辉研究员首先就地震烈度的快速判断方法和其领导的项目组的工作成果进行了介绍。他说,为了在灾后开展迅速而且有效的救援活动,日本和美国的专家提出了地震动图shakemap的概念,采用地震台测量的地震动最大幅值(速度、加速度)直接转换或计算模拟成地震烈度的方式。地震动图在美国和日本在快速报告地震信息时发挥了巨大作用,可以直接和灾害快速评估建立起关系,同时可以为政府指出救灾方位。

日本已经实现了在震后2分钟可自动发表超过3~4度(日本烈度标准,日本烈度共分为7个等级,3~4度大致相当于中国烈度标准的6~7度的水平)的地震的烈度情况。美国从上个世纪九十年代末,开始研制由地震台网产出地震动图系统,采用了计算机模拟技术,在台距较大的地震台网内插模拟的地震台站,以获得较好的地震动图形。

地震动图ShakeMap系统的实施在我国尚处于研制和局部开发试验应用阶段,但是我国、美国与日本情况不一样,地震台站相对稀疏,目前,我国具备实时通信能力的测震和强震台站不到2000个(测震和强震台站都可以记录地面运动情况),即便是重点地震监视区,台站密度也仅约为平均1/1800平方公里。以汶川地震为例,在震中100万平方公里左右范围内,具备实时传输的地震台站大约只有80多个,由于地质构造条件复杂,当台站距离震源有一定距离时,使用点源的地震震动数据进行插值的方式来计算地震动比较复杂。近年来,国内外发展了一些快速测定Shakmap方法,值得我们借鉴。在中国地震局的支持下,中国地震台网中心信息网络部组织部分地震学和信息工程的技术专家对快速产出地震烈度的方法开展了进一步的研究,取得了一定进展。

作为课题牵头人,信息网络部李卫东主任介绍说,在当前阶段,课题组把目标定位在一个字上,即快速产出基本符合要求烈度估算。从理论上,地震地面位移主要受到同震现象的影响,课题组尝试以地面运动的位移进行烈度快速近似计算,进行快速的灾害判断。

目前,项目组以汶川地震为例已经提出了利用地震速报的产出成果地震三要素,结合基本地壳模型和断层参数和一定便捷技术条件(地震资料库、,制图工具、分析软件、数值模拟系统等)就可以快速计算汶川地震同震位移并快速估算地震烈度的方法。李卫东出示了4幅效果图对研究的具体效果进行说明。

 

 

1 根据理论活动模型计算出来的同震位移图

 

2 由绝对同震位移转换的烈度分布图

 

美国地质调查局网站pager系统公布的汶川烈度估算分布图

 

 

4 经地震局地质调查后绘制的汶川8.0级地震烈度分布图

李卫东说,目前的研究表明在汶川地震中,绝对同震位移计算的地震烈度分布图与实际调查地震烈度图有很好的一致性,特别是在极震区对应效果更好。这种方法进行生成了烈度分布图,尽管这种计算结果比较粗略,但是确具有简单、快速的特点。按照估算,如果预先建立了一个基本地质资料库,可以在得到大地震速报结果后1~2分钟生成烈度结果,或者在快速得到同震位移数据后立即产出烈度结果。用此方法进行大地震的烈度快速计算,是对发生地震巨灾后自动快速生成地震烈度分布进行的良好尝试。

最后,李大辉副总工表示,使用同震位移的方法进行地震烈度的快速计算还需要进行大量震例的研究比较,在不同地质模型、不同断层结构的适用关系和计算方法还需要开展大量的工作,但是目前的研究成果已经引发许多争鸣,它把地震破坏的烈度与加速度、速度的对应关系,拓展到了烈度与位移与对应关系。信息网络部的课题组还希望能够组织相关的烈度计算平台系统的开发,这个平台将地面运动实时记录shakemap震动图,同震位移烈度转换,虚拟台站模拟和数据插值等方法进行集成,综合实现地震烈度图的快速生成,相信其成果一定会对震后快速做出灾害评估和制定救灾策略发挥重要的作用。

 

 

 

 

 

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