福建地震预警系统在仙游震群的应用

摘 要：地震预警技术是防震减灾的有效手段之一。本文针对2013年福建仙游震群，研究福建地震预警系统的预警能力及效果。通过与福建地震速报结果对比，软件系统的定位平均偏差为：8.31±7.06km；震级估算平均偏差为：-0.7±0.74个震级单位；距首台触发后发布第一报用时：7.0±2.3s。结果表明，福建地震预警系统具备足够的准确定和时效性。
关键字：地震预警；震群；时效性；准确性
基金项目：国家科技支撑计划：2014BAK03B02；中国地震局测震台网青年骨干培养专项：20150415；福建省地震局科技攻关专项：G201503.
地震预警最早由美国的Cooper博士提出[1]，其核心思想是在真实的地震发生后，利用在地震活动地区布置的地震检测仪器以及实时通信传输线路对地震进行实时监测，利用地震P波传播速度大于破坏性S波，以及电磁波传播速度远远大于地震波波速的原理，在短的时间内使用少量地震信息，尽可能准确的估算地震震源位置、发震时间、地震震级、估计预警目标区地震动和破坏程度及地震波到达时间，进而抢在地震P 波或强地面运动段S 波到达预警目标区之前，对目标区发出地震警报，以消除各种直接或者间接的灾害威胁。
目前，国际上已经建设了多个针对特定设施、单个城市、大区域及面向公众的地震预警系统，部分已经取得减灾实效。如墨西哥、日本、美国， 我国的台湾、土耳其、罗马尼亚、意大利、希腊、葡萄牙等。其中墨西哥SAS系统和日本紧急地震速报预警系统分别于1993年8月和2007年10月开始面向公众发布地震预警信息，目前已经取得了防震减灾效果。其他系统部分面向特殊行业发送地震预警信息，部分仍然处于测试阶段[2-8]。
福建省地震局历时3年，研发出一套地震预警系统。并在福建进行示范运行。本文针对福建地震预警系统对仙游震群的处理结果进行统计和分析。
1. 福建台网状况
福建“十一五”测震台网由85个测震台组成，台站的平均间31km。东部沿海密集区域则为20km左右。44台传输协议为MSTP，网络平均延时为1.4s左右，41台传输协议为SDH，平均延时2.1s左右。如图1中蓝色三角形是台站的分布情况。
2、数据来源
本文选取2013年8-10月福建省仙游县连续发生的9个震群事件，作为研究数据。数据目录见表1。震中分布对比如图1，红色为地震预警定位震中分布，绿色为福建速报目录震中。
3 地震预警系统处理情况统计
仙游震群9个地震事件，位于福建地震台网网内，台站分布相对密集，定位效果总体较好。地震预警系统处理并发布了8个，定位结果平均误差为8.31±7.06km。其中4个偏差5km以内，占50%；6个偏差10km以内，占75%；7个偏差20km以内，占87.5%；100%偏差25km以内。偏差分布如图1。
预警震级与速报震级结果对比，平均偏差为-0.7±0.74个震级单位。其中有6个事件的震级误差介于±1个震级单位之间，占发布震例的75%；2个偏差较大。分布如图2：
地震预警发布第一报信息距首台触发平均需时为7±2.3s。其中7个事件的预警首报在首台触发后10s（包括10s）之内发布，占全部测试事件的87.5%；100%位于首台触发后15秒以内。分布如图3：
4 漏报事件原因分析
2013年8月3日2时43分56秒福建仙游ML4.2级地震，震中东经118.746北纬25.635，地震预警处理但未发布。
从图4的地震波形可以看出，在仙游地震发生之前，台湾地区发生了一个小地震，掩盖了仙游地震的P波震相，这导致地震预警系统无法识别仙游地震，最终导致该地震漏报。
5 总结
地震预警系统对仙游震群的处理结果表明，对于小范围的地震频发区域，地震台站相对密集的情况下，地震预警系统的定位接近人工定位结果，其准确性能够满足地震预警对软件系统的要求。
地震预警软件估算震级结果具备一定的精度，基本满足地震预警的实际需求，因为统计震级参数选取的事件震级较大，在处理小震级事件时，结果离散性相对偏高，地震预警震级估算参数需要进一步扩充。
仙游震群地震预警基本上能够在首台触发后5-10秒发出第一次地震预警信息，说明地震预警系统能够充分满足地震预警系统的时效性要求。
对于双震导致的震相叠加等问题，地震预警系统还需要做进一步的研究。
参考文献
[1] Cooper. Letter to editor， San Francisco Daily Evening Bulletin， 1868， Nov.3， 1968.
[2] Hongcai Zhang， Xing Jin， Yongxiang Wei，et al. An Earthquake Early Warning System in Fujian， China[J]. Bulletin of the Seismological Society of America， 2016 Vol. 106， No. 2， pp. 755–765.
[3]张红才， 金星， 李军， 等. 地震预警系统研究及应用进展[J]. 地球物理学进展， 2013， 28（2）： 706-719.
[4]高峰， 杨学山， 马树林. 地震预警系统综述[J]. 自然灾害学报， 2014 （5）： 62-69.
[5]马枭. 地震预警系统研究及应用进展[J]. 电子测试， 2016， 13： 076.
[6]张晋辉. 墨西哥地震预警系统发展简介[J]. 国际地震动态， 2015 （2015 年 11）： 4-5.
[7]马强. 地震预警技术研究及应用[D]. 博士学位论文. 哈尔滨：中国地震局工程力学研究所， 2008.
[8]吴林斌. 中国地震预警系统现状与发展前景综述[J]. 大地测量与地球动力学， 2013， 33（Supp. 2）： 123-125.
作者简介
于培青（1982-），男，汉族，工程师，主要从事地震监测、地震预警及烈度速报等方面科研工作.