代光輝 苗春蘭 翟璐媛

中國地震臺(tái)網(wǎng)中心,北京 100045

0 引言

地震編目產(chǎn)出的地震觀測報(bào)告(包含地震目錄和震相數(shù)據(jù))是進(jìn)行地震活動(dòng)性分析、地震危險(xiǎn)性評價(jià)、地下結(jié)構(gòu)成像、構(gòu)造研究和地震預(yù)測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也是測震臺(tái)網(wǎng)的基本產(chǎn)出。位于英國的國際地震中心(ISC)從1964年開始就一直致力于全球地震的統(tǒng)一編目工作,收集和存檔全球各地震機(jī)構(gòu)的臺(tái)站和臺(tái)網(wǎng)的觀測報(bào)告并進(jìn)行處理,產(chǎn)出全球地震目錄和觀測報(bào)告(International Seismological Centre,2010)。作為ISC的成員之一,我國測震臺(tái)網(wǎng)從建設(shè)之初就十分重視地震編目工作。

通過 “十五”期間“中國數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目”的實(shí)施,中國地震局建成了由1013個(gè)測震臺(tái)站組成的覆蓋全國的地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng),并建成了由107個(gè)有人值守國家測震臺(tái)站、32個(gè)省級(jí)測震臺(tái)網(wǎng)中心和1個(gè)國家測震臺(tái)網(wǎng)中心協(xié)同工作,地震快報(bào)、地震正式報(bào)分階段產(chǎn)出的統(tǒng)一地震編目體系,于2009年1月1日正式運(yùn)行。

雖然新的編目體系已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)近10年,但仍有很多人員,包括一線編目工作人員,對我國的地震編目體系還不了解。筆者有幸參與了統(tǒng)一地震編目體系的建設(shè),包括統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)與部署、編目規(guī)則的制定和編目實(shí)踐。現(xiàn)就有關(guān)問題予以介紹。

1 總體構(gòu)成

統(tǒng)一地震編目就是國家測震臺(tái)網(wǎng)中心(以下簡稱國家中心)對省級(jí)測震臺(tái)網(wǎng)中心(以下簡稱省中心)和國家測震臺(tái)站(以下簡稱國家臺(tái))及國家中心自身編報(bào)的地震目錄和震相數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理,產(chǎn)出統(tǒng)一的中國測震臺(tái)網(wǎng)觀測報(bào)告的過程。

統(tǒng)一地震編目從構(gòu)成上分為省級(jí)測震臺(tái)網(wǎng)編目(以下簡稱省臺(tái)網(wǎng)編目)、國家測震臺(tái)網(wǎng)編目(以下簡稱國家臺(tái)網(wǎng)編目)和統(tǒng)一編目3部分。

省臺(tái)網(wǎng)編目由省中心完成,負(fù)責(zé)本省及周邊地區(qū)(省行政邊界線外30km內(nèi))所有天然地震事件和ML≥2.5非天然地震事件的編報(bào),沿海省中心負(fù)責(zé)能夠定位的相應(yīng)海域地震事件的編報(bào),邊境省中心負(fù)責(zé)能夠定位的國界外50km范圍內(nèi)地震事件的編報(bào)；福建省中心承擔(dān)臺(tái)灣地區(qū)及其周邊海域能夠定位的地震事件的編報(bào),廣東省中心承擔(dān)香港、澳門地區(qū)地震事件的編報(bào)(中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司,2015)。省臺(tái)網(wǎng)編目產(chǎn)出省臺(tái)網(wǎng)觀測報(bào)告。

國家臺(tái)網(wǎng)編目由國家臺(tái)和國家中心共同完成,負(fù)責(zé)國家臺(tái)站記錄的我國和全球地震事件的編報(bào)。其中,國家臺(tái)負(fù)責(zé)我國及周邊地區(qū)M4.0以上地震(以正式速報(bào)結(jié)果為準(zhǔn))和全球其它地區(qū)記錄清晰的地震的震相分析；國家中心負(fù)責(zé)通過波形分析和對國家臺(tái)報(bào)送的震相數(shù)據(jù)進(jìn)行組合、定位和震級(jí)計(jì)算,產(chǎn)出國家臺(tái)網(wǎng)觀測報(bào)告。

統(tǒng)一編目由國家中心完成,對省中心和國家中心產(chǎn)出的觀測報(bào)告進(jìn)行綜合處理,產(chǎn)出統(tǒng)一的全球地震目錄和觀測報(bào)告。

圖 1 統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)成

2 技術(shù)系統(tǒng)

從功能上來說,統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)可分為波形流服務(wù)系統(tǒng)、編目分析處理系統(tǒng)、編目數(shù)據(jù)交換匯集系統(tǒng)、統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)提供臺(tái)站觀測波形數(shù)據(jù)供編目分析使用,編目分析處理系統(tǒng)用于震相分析、地震定位、震級(jí)測定和結(jié)果提交,編目數(shù)據(jù)交換匯集系統(tǒng)用于國家臺(tái)站、國家中心和省中心編目結(jié)果向國家中心的匯集,統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)用于對所有匯集的編目結(jié)果進(jìn)行集中統(tǒng)一處理,同時(shí)提供編目數(shù)據(jù)服務(wù)。

從部署上來說,統(tǒng)一地震編目技術(shù)系統(tǒng)分為國家臺(tái)站系統(tǒng)、省中心系統(tǒng)和國家中心系統(tǒng)(圖1)。國家臺(tái)站系統(tǒng)包括波形服務(wù)系統(tǒng)和編目分析處理系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)部署廣東省地震局研發(fā)的JOPENS流服務(wù)軟件,從臺(tái)站觀測儀器直接接收數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中,供編目分析調(diào)用。編目分析處理系統(tǒng)部署JOPENS MSDP單臺(tái)分析處理軟件,供震相分析使用。

省中心系統(tǒng)包括波形服務(wù)系統(tǒng)、編目分析處理系統(tǒng)和編目數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)部署JOPENS流服務(wù)軟件,接收本省所轄所有臺(tái)站的波形數(shù)據(jù)并向國家中心上傳,同時(shí)從國家中心接收需要的鄰省臺(tái)站的波形數(shù)據(jù),為編目分析處理提供數(shù)據(jù)源。編目分析處理系統(tǒng)部署JOPENS MSDP臺(tái)網(wǎng)分析處理軟件,用于震相分析、地震定位、震級(jí)測定和編目結(jié)果提交。編目數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)部署JOPENS消息服務(wù)軟件,用于將編目結(jié)果向國家中心上傳。

國家中心系統(tǒng)包括波形流服務(wù)系統(tǒng)、編目分析處理系統(tǒng)、省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)、國家臺(tái)站編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)、基于震相的編目處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)定時(shí)獲取系統(tǒng)、統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)。波形流服務(wù)系統(tǒng)部署JOPENS流服務(wù)軟件,從省中心波形流服務(wù)系統(tǒng)匯集全國測震臺(tái)站的觀測數(shù)據(jù),并向各省轉(zhuǎn)發(fā)所需的臺(tái)站觀測數(shù)據(jù),其中的國家臺(tái)站觀測數(shù)據(jù)用于國家中心快報(bào)編目。編目分析處理系統(tǒng)部署國家中心研發(fā)的編目處理軟件,用于國內(nèi)外地震快報(bào)的震相分析、地震定位、震級(jí)測定和編目結(jié)果入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)部署JOPENS消息服務(wù)軟件,用于匯集各省中心的編目結(jié)果。國家臺(tái)站編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)部署FTP服務(wù)器軟件,用于接收各國家臺(tái)分析的數(shù)據(jù)?；谡鹣嗟木幠刻幚硐到y(tǒng)部署中國地震局地球物理研究所研發(fā)、經(jīng)國家中心改進(jìn)的編目處理軟件,用于對國家臺(tái)提交的震相進(jìn)行組合、地震定位、震級(jí)測定,并將結(jié)果直接入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)定時(shí)獲取系統(tǒng)部署由國家中心研發(fā)的軟件,按照規(guī)定的時(shí)限定時(shí)自動(dòng)將數(shù)據(jù)從省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)導(dǎo)入到統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫供后續(xù)處理。統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)部署mysql6.0軟件,用于存儲(chǔ)所有匯集的編目數(shù)據(jù)和統(tǒng)一編目后的結(jié)果。統(tǒng)一編目處理與服務(wù)系統(tǒng)部署國家中心研發(fā)的網(wǎng)站,用于統(tǒng)一編目處理和編目數(shù)據(jù)面向系統(tǒng)內(nèi)臺(tái)網(wǎng)和預(yù)報(bào)人員服務(wù)。

3 產(chǎn)出流程

從產(chǎn)出時(shí)效上來說,中國測震臺(tái)網(wǎng)統(tǒng)一地震編目分為快報(bào)編目和正式報(bào)編目2個(gè)階段。

3.1 快報(bào)編目產(chǎn)出流程

快報(bào)編目由省中心和國家中心協(xié)作完成,按日產(chǎn)出。

省中心編目人員對當(dāng)天00：00～24：00發(fā)生的編報(bào)范圍內(nèi)的地震,在次日14：00前完成震相分析和地震目錄參數(shù)測定,并通過編目數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)上報(bào)到國家中心的省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)。對于同一個(gè)地震,后上報(bào)的省中心要與已經(jīng)上報(bào)的地震進(jìn)行匹配操作。國家中心的數(shù)據(jù)定時(shí)獲取系統(tǒng)在次日14：30自動(dòng)從省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)將前一天00：00～24：00的編目數(shù)據(jù)導(dǎo)入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫中。

國家中心速報(bào)值班員使用編目分析處理系統(tǒng)調(diào)取系統(tǒng)自動(dòng)截取的地震事件波形數(shù)據(jù),進(jìn)行編目分析處理。對當(dāng)天00：00～24：00發(fā)生的全球范圍內(nèi)的地震,在次日14：00前完成震相分析和地震目錄參數(shù)測定,并將M4.0以上地震的編目結(jié)果直接入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。

國家中心速報(bào)值班員從15：00開始利用統(tǒng)一編目處理與服務(wù)網(wǎng)站,從統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫調(diào)取前一日00：00～24：00省中心和國家中心提交的快報(bào)目錄,按照既定的規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一編目,一般于18：00前(規(guī)定24：00前)產(chǎn)出中國測震臺(tái)網(wǎng)統(tǒng)一地震快報(bào)目錄和觀測報(bào)告。統(tǒng)一地震快報(bào)編目規(guī)則為：基于地震目錄進(jìn)行優(yōu)選,對于震級(jí)M≥4.0的地震,優(yōu)選國家中心的結(jié)果為最終結(jié)果；震級(jí)M<4.0的地震,按照屬地原則,優(yōu)選震中所在省的結(jié)果為最終結(jié)果；對于多個(gè)省提交的結(jié)果差異較大的地震(各省編目范圍有一定的重疊,一般為省界附近的地震),國家中心值班員調(diào)取波形,重新分析后優(yōu)選最接近的一個(gè)結(jié)果為最終結(jié)果。

由于統(tǒng)一快報(bào)地震編目強(qiáng)調(diào)產(chǎn)出的時(shí)效性,所以大多數(shù)情況下是非完整的數(shù)據(jù),主要包含了較大的地震事件地震目錄(一定包含速報(bào)的地震),以及大多數(shù)臺(tái)站的主要震相數(shù)據(jù)。

3.2 正式報(bào)編目產(chǎn)出流程

統(tǒng)一地震正式報(bào)編目由國家臺(tái)站、省中心和國家中心協(xié)作完成,按周產(chǎn)出。

國家臺(tái)站編目人員在第7日將前5日分析處理的全球地震的結(jié)果(五日報(bào))以文件方式上傳到國家中心FTP服務(wù)器。國家中心編目人員下載全部國家臺(tái)站報(bào)送的震相數(shù)據(jù),通過震相組合、地震定位、震級(jí)測定,產(chǎn)出國家臺(tái)網(wǎng)地震目錄和觀測報(bào)告,在1周后將結(jié)果入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。

省中心編目人員對上周一00：00到上周日24：00的地震事件進(jìn)行復(fù)核,對于已經(jīng)進(jìn)行了快報(bào)編目處理的地震事件,補(bǔ)充沒有分析的臺(tái)站和沒有分析的震相,或?qū)σ逊治龅恼鹣噙M(jìn)行修正,重新進(jìn)行定位和震級(jí)測定；對于快報(bào)編目沒有處理的地震事件,分析所有臺(tái)站的所有震相,進(jìn)行定位和震級(jí)測定。處理后的結(jié)果隨時(shí)上報(bào)到國家中心的省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng),按規(guī)定必須在周日14：00前完成上周一00：00至上周日24：00前所有地震事件的編報(bào)。國家中心的數(shù)據(jù)定時(shí)獲取系統(tǒng)每周日14：30自動(dòng)從省中心編目數(shù)據(jù)匯集系統(tǒng)將上周一00：00至上周日24：00前的編目數(shù)據(jù)導(dǎo)入統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫。

國家中心統(tǒng)一編目人員使用統(tǒng)一編目處理與服務(wù)網(wǎng)站,從統(tǒng)一編目數(shù)據(jù)庫調(diào)取匯集的省中心和國家中心提交的正式報(bào)目錄數(shù)據(jù),一般在1周內(nèi)按照既定的規(guī)則完成統(tǒng)一正式報(bào)編目,產(chǎn)出中國測震臺(tái)網(wǎng)統(tǒng)一正式報(bào)地震目錄和觀測報(bào)告。統(tǒng)一正式報(bào)編目規(guī)則為：基于地震目錄進(jìn)行分組和優(yōu)選。先將地震目錄按地震事件進(jìn)行分組,同一個(gè)地震事件不同臺(tái)網(wǎng)提交的結(jié)果分成一組,然后在每組中優(yōu)選一個(gè)結(jié)果作為最終結(jié)果。優(yōu)選的原則和統(tǒng)一快報(bào)編目基本相同,即對于震級(jí)M≥4.0的地震,優(yōu)選國家中心的結(jié)果為最終結(jié)果。震級(jí)M<4.0的地震,按照屬地原則,優(yōu)選震中所在省的結(jié)果為最終結(jié)果；對于多個(gè)省中心的結(jié)果差異較大的地震(各省編目范圍有一定的重疊,一般為省界附近的地震),國家中心編目人員調(diào)取波形重新分析后優(yōu)選最接近的一個(gè)結(jié)果為最終結(jié)果。通過分組,保證了觀測報(bào)告能包含不同臺(tái)網(wǎng)所分析的所有臺(tái)站的震相數(shù)據(jù),通過優(yōu)選,保證了地震目錄的唯一性。

統(tǒng)一正式報(bào)編目產(chǎn)出中國測震臺(tái)網(wǎng)最終的地震目錄和觀測報(bào)告結(jié)果,強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性,包含了編目時(shí)段內(nèi)我國臺(tái)網(wǎng)記錄到的所有地震事件目錄,以及規(guī)定的所有臺(tái)站的所有震相數(shù)據(jù)。

4 地震編目質(zhì)量控制

地震編目質(zhì)量控制主要包括規(guī)范化編目操作、編目數(shù)據(jù)日常檢查和年度質(zhì)量評比等環(huán)節(jié)。

為了規(guī)范化編目操作,測震學(xué)科技術(shù)管理組從運(yùn)行之初就制定了規(guī)則,并以運(yùn)行管理細(xì)則的形式由中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司發(fā)布,隨后結(jié)合評比實(shí)踐不斷修改,最后上升為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(中國地震局,2017)。

對于震相分析,規(guī)定國家臺(tái)站要分析清晰可靠的Pg、Pn、P、Pdif、PKP等初至震相和Sg、Sn、S、pP、sP、pPKP、sS、SKS、PP、PcP、ScS、PcS、ScP等續(xù)至震相,以及PMZ、SME、SMN、LN、LE、LZ等振幅類震相。省級(jí)中心應(yīng)分析包括Pg、Sg、PmP、SmS、Pn、Sn、P、S等到時(shí)類震相及SM、LM等振幅類震相。同時(shí)規(guī)定了震相識(shí)別的信噪比、震相標(biāo)注到時(shí)誤差、初動(dòng)清晰度和初動(dòng)方向判別準(zhǔn)則、振幅類震相量取的周期范圍,明確可以使用濾波、仿真、轉(zhuǎn)置水平分量、偏振分析等工具輔助震相的識(shí)別。

對于地震定位,規(guī)定國家中心使用全球走時(shí)表,使用我國的速報(bào)目錄和美國NEIC的周報(bào)目錄作為參考目錄對國家臺(tái)站提交的震相進(jìn)行組合,然后定位、計(jì)算震級(jí),對于殘差大的震相則舍棄,并使用定位臺(tái)站數(shù)量、到時(shí)標(biāo)準(zhǔn)殘差對定位質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。規(guī)定省中心應(yīng)使用本地區(qū)的速度模型,臺(tái)站分布盡可能包圍震中(要求各省使用包圍本省編目范圍的鄰省臺(tái)站的數(shù)據(jù)及布設(shè)的加密觀測流動(dòng)臺(tái)站的數(shù)據(jù),同時(shí)鼓勵(lì)使用企業(yè)臺(tái)和地方臺(tái)的數(shù)據(jù))。對于同一區(qū)域的地震應(yīng)選用相對固定的定位方法,可將造成臺(tái)網(wǎng)布局不合理或定位殘差較大的到時(shí)震相權(quán)重置0；天然地震的深度不能為空或?yàn)?,非天然地震的深度應(yīng)為空或?yàn)楣潭ㄉ疃?；并使用定位空隙角、擬合殘差、水平誤差、垂直誤差、臺(tái)站分布質(zhì)量等指標(biāo)對定位質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)。

對于震級(jí)測定,規(guī)定必須在仿真位移記錄上測定震級(jí),近震震級(jí)ML或體波震級(jí)mb在仿真短周期地震儀WA或DD-1記錄上測定,ML量取2個(gè)水平向S波振幅,mb量取垂直向P波振幅。體波震級(jí)mB和面波震級(jí)MS、MS7在仿真中長周期地震儀SK或長周期地震儀763記錄上測定,mB量取垂直向P波振幅,MS量取2個(gè)水平向面波振幅,MS7量取垂直向面波振幅；原始記錄限幅時(shí)不能測定震級(jí)(陳運(yùn)泰等,2004)。省級(jí)臺(tái)網(wǎng)可將震級(jí)異常的振幅震相權(quán)重置0。

對于統(tǒng)一地震編目,規(guī)定國家中心要安排專人對編目結(jié)果進(jìn)行復(fù)核,主要防止重復(fù)地震和錯(cuò)誤地震組合的出現(xiàn)。

在日常編目質(zhì)量控制方面,測震學(xué)科技術(shù)管理組安排福建省地震局研發(fā)了編目質(zhì)量檢查軟件并配發(fā)各省使用,在編目數(shù)據(jù)提交國家中心之前對數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描,對發(fā)現(xiàn)的震相判別、地震定位和震級(jí)測定方面可能存在的問題給出提示,供編目人員在日常工作中檢查復(fù)核。

編目質(zhì)量評比包括國家臺(tái)站資料分析和省級(jí)臺(tái)網(wǎng)編目2個(gè)系列,分別制定了明確的評比辦法和評比標(biāo)準(zhǔn),主要從數(shù)據(jù)報(bào)送的及時(shí)性、日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查和年度抽檢地震分析質(zhì)量等方面考核評價(jià)編目參與單位執(zhí)行規(guī)定的情況。評比工作按年度進(jìn)行,評比結(jié)果提交監(jiān)測預(yù)報(bào)司發(fā)文公布。

編目數(shù)據(jù)報(bào)送的及時(shí)性主要根據(jù)已報(bào)送數(shù)據(jù)的情況進(jìn)行檢查,對于遲報(bào)和漏報(bào)的情況進(jìn)行記錄,并結(jié)合無數(shù)登記情況(針對漏報(bào))進(jìn)行相應(yīng)的扣分處理。國家臺(tái)站日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量主要以國家中心在國家臺(tái)網(wǎng)編目時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題為依據(jù),省級(jí)臺(tái)網(wǎng)日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量主要通過編目質(zhì)量檢查軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描,列出可能存在的問題,然后由評比專家進(jìn)行確認(rèn)后扣分。日常編目數(shù)據(jù)質(zhì)量評比結(jié)果每月通過網(wǎng)站公示,促進(jìn)相關(guān)單位及時(shí)對存在問題進(jìn)行改進(jìn)。每年對每個(gè)國家臺(tái)站按照國外、國內(nèi)和震級(jí)大小的不同隨機(jī)抽取4個(gè)地震事件,由評比專家對照波形對提交的震相數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和評價(jià),如果發(fā)現(xiàn)存在漏分震相、多分震相、震相類型錯(cuò)分或震相標(biāo)注誤差大的情況則扣分并加抽地震事件再次進(jìn)行檢查評價(jià)。每年對每個(gè)省中心按照網(wǎng)內(nèi)、網(wǎng)緣、震級(jí)大小和事件類型的不同隨機(jī)抽取6個(gè)地震事件,由評比專家對照波形對提交的震相數(shù)據(jù)的漏分、多分、錯(cuò)分及標(biāo)注精度進(jìn)行檢查評分,修正震相后重新定位和測定震級(jí),對比提交的地震目錄計(jì)算其定位誤差和震級(jí)計(jì)算誤差進(jìn)行評分,并對地震事件類型進(jìn)行確認(rèn),發(fā)現(xiàn)問題根據(jù)既定規(guī)則扣分。

從評比結(jié)果看,國家臺(tái)站和省級(jí)臺(tái)網(wǎng)的合格率和優(yōu)秀率逐年提高,說明地震編目的質(zhì)量也在穩(wěn)步提高。

目前的評比還缺乏國家中心編目質(zhì)量評比的環(huán)節(jié),測震學(xué)科技術(shù)管理組已著手制定評比辦法和評比標(biāo)準(zhǔn),以后將由省局和國家臺(tái)站的專家對國家中心編目質(zhì)量進(jìn)行評比。

5 統(tǒng)一地震編目產(chǎn)出情況統(tǒng)計(jì)分析

以下是對2009年1月1日～2017年12月31日統(tǒng)一地震編目產(chǎn)出的統(tǒng)計(jì)分析。

5.1 地震活動(dòng)分布

圖 2是統(tǒng)一正式報(bào)編目產(chǎn)出的M0.0以上地震的震中分布圖。從圖2 可以看出,地震幾乎覆蓋我國大陸全境,說明我國大陸幾乎到處都有地震活動(dòng)。此外地震主要分布在太平洋板塊邊界、大西洋和印度洋洋中脊和歐亞板塊內(nèi)部,這與國際地震中心(ISC)發(fā)布的全球地震活動(dòng)帶一致。

圖 2 統(tǒng)一正式報(bào)地震編目產(chǎn)出的M0.0以上地震震中分布

5.2 總計(jì)產(chǎn)出情況統(tǒng)計(jì)

表1是統(tǒng)一編目產(chǎn)出數(shù)量年統(tǒng)計(jì)結(jié)果?？靾?bào)目錄共計(jì)54萬余條,年均6萬余條；正式報(bào)目錄共計(jì)82萬余條,年均9萬余條；正式報(bào)震相數(shù)據(jù)共計(jì)2900多萬條,年均300多萬條。

表 1統(tǒng)一地震編目產(chǎn)出數(shù)量年統(tǒng)計(jì)

年份快報(bào)目錄數(shù)量正式報(bào)目錄數(shù)量正式報(bào)震相數(shù)量20096679088035326943520105457376110324129120114688967819316265320124620075682288627920136797011114835499572014840911421814226866201556379815483399608201654654854332902979201764664959492831453合計(jì)54221082390529470521年平均60245915453274502

表 2 統(tǒng)一正式報(bào)地震目錄按震級(jí)范圍的數(shù)量統(tǒng)計(jì)

震級(jí)范圍國外地震數(shù)量國內(nèi)地震數(shù)量地震總數(shù)≥8.0130137.0～8.016361696.0～7.011374211795.0～6.013424264136884.0～5.0169591395183543.0～4.01158356347212.0～3.0236521395237601.0～2.050531122531173060.0～1.03642323087326729<0.0381317478317859NULL1270127總數(shù)44422779483823905

從每年的數(shù)據(jù)量和總量來看,正式報(bào)地震目錄的數(shù)量都大于快報(bào)地震目錄的數(shù)量,這也符合預(yù)期。對國內(nèi)地震來說,正式報(bào)編目產(chǎn)出完全目錄,而快報(bào)編目產(chǎn)出部分目錄。

從表1 還可以看出,2016和2017年的正式報(bào)地震目錄數(shù)量比2015年多,但震相數(shù)反而減少,這主要是2015年對測震臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行管理細(xì)則[注]中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司,2015，中震測函〔2015〕115號(hào)測震臺(tái)網(wǎng)運(yùn)行管理細(xì)則(2015修訂版)。進(jìn)行了修訂,新疆、四川和云南等多震省份可以只分析S-P≤25s的臺(tái)站的震相(之前要求所有臺(tái)都要分析)。

表2是統(tǒng)一正式報(bào)地震目錄按震級(jí)范圍統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表2 可以看出：國內(nèi)M≥0.0地震數(shù)量按震級(jí)由小到大呈遞減趨勢,這與前人提出的地震活動(dòng)震級(jí)-頻度趨勢一致。M<4.0 的地震主要是國內(nèi)地震,而M≥4.0地震國外地震數(shù)量明顯比國內(nèi)的多,這主要是國外和國內(nèi)中強(qiáng)地震活動(dòng)性差異所致,也與我國測震臺(tái)網(wǎng)對國外小地震的監(jiān)測能力不足有關(guān)；當(dāng)然也產(chǎn)出了不少國外M<4.0的地震,這些地震主要是由我國邊境省中心分析產(chǎn)出的國境線附近的國外地震。地震總數(shù)在震級(jí)3.0≤M<4.0范圍內(nèi)有明顯的減少,主要是我國臺(tái)網(wǎng)對這個(gè)震級(jí)范圍的國外地震監(jiān)測能力弱所致。還可以看到有不少無震級(jí)的國外地震,這主要是一些發(fā)生在2013年9月前的極遠(yuǎn)震,我國臺(tái)網(wǎng)只能記錄到較清晰的初至波,沒有續(xù)至波和面波用來測定ML、ΜS或MS7震級(jí),而且用于測定體波震級(jí)mB的PP震相無法識(shí)別或能識(shí)別的臺(tái)站數(shù)量過少導(dǎo)致震級(jí)不穩(wěn)定。從2013年9月以后,無法測定震級(jí)的地震不再分析。

需要說明的是,目前我國臺(tái)網(wǎng)編目時(shí)測定的震級(jí)包括ML、mB、mb、ΜS、MS7等5種類型,但在地震目錄中統(tǒng)一使用發(fā)布震級(jí)M,它是根據(jù)以上5種測定震級(jí)按照ΜS、MS7、ML、mB、mb順序優(yōu)選一種而得。為了保持與速報(bào)震級(jí)的一致性,對ML震級(jí)按Μ=1.13×ML-1.08做了換算。

5.3 各臺(tái)網(wǎng)產(chǎn)出貢獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)

圖 3為統(tǒng)一地震目錄產(chǎn)出按臺(tái)網(wǎng)數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖,圖4 為統(tǒng)一正式報(bào)地震目錄數(shù)量按臺(tái)網(wǎng)貢獻(xiàn)比例統(tǒng)計(jì)餅圖。從圖3、圖4 可以看出,各臺(tái)網(wǎng)產(chǎn)出地震目錄數(shù)量相差很大,排在前3位的四川、云南和新疆的正式目錄數(shù)量約占全部數(shù)量的63%,而其它臺(tái)網(wǎng)的總比例為37%；其中,上海、海南、湖南、吉林、貴州等5個(gè)臺(tái)網(wǎng)占比不足0.1%,江西、江蘇、黑龍江、河南、湖北、北京、寧夏、安徽、重慶、天津、浙江、內(nèi)蒙古等12個(gè)臺(tái)網(wǎng)占比不足1%。這主要與我國地震活動(dòng)西強(qiáng)東弱的不均性有關(guān),也反映出各臺(tái)網(wǎng)編目人員的工作量有很大差異。

圖 3 各臺(tái)網(wǎng)正式報(bào)地震目錄上報(bào)數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖CB：國家臺(tái)網(wǎng)；BU：中國地震局地球物理研究所臺(tái)網(wǎng)；BJ：北京臺(tái)網(wǎng)；TJ：天津臺(tái)網(wǎng)；HE：河北臺(tái)；SX：山西臺(tái)網(wǎng)；NM：內(nèi)蒙臺(tái)網(wǎng)；LN：遼寧臺(tái)網(wǎng)；XJ：新疆臺(tái)網(wǎng)；HL：黑龍江臺(tái)網(wǎng)；SH：上海臺(tái)網(wǎng)；JS：江蘇臺(tái)網(wǎng)；ZJ：浙江臺(tái)網(wǎng)；AH：安徽臺(tái)網(wǎng)；FJ：福建臺(tái)網(wǎng)；JX：江西臺(tái)網(wǎng)；SD：山東臺(tái)網(wǎng)；河南臺(tái)網(wǎng)：HA；NX：寧夏臺(tái)網(wǎng)；陜西臺(tái)網(wǎng)：SN；GD：廣東臺(tái)網(wǎng)；GX：廣西臺(tái)網(wǎng)；HI：海南臺(tái)網(wǎng)；SC四川臺(tái)網(wǎng)；GS：甘肅臺(tái)網(wǎng)；YN：云南臺(tái)網(wǎng)；HN：湖南臺(tái)網(wǎng)；CQ：重慶臺(tái)網(wǎng)；HB：湖北臺(tái)網(wǎng)；XZ：西藏臺(tái)網(wǎng)；QH：青海臺(tái)網(wǎng)；GZ：貴州臺(tái)網(wǎng)；JL：吉林臺(tái)網(wǎng)

圖 4 各臺(tái)網(wǎng)正式報(bào)地震目錄上報(bào)數(shù)量占比統(tǒng)計(jì)餅圖CB：國家臺(tái)網(wǎng)；BU：中國地震局地球物理研究所臺(tái)網(wǎng)；BJ：北京臺(tái)網(wǎng)；TJ：天津臺(tái)網(wǎng)；HE：河北臺(tái)；SX：山西臺(tái)網(wǎng)；NM：內(nèi)蒙臺(tái)網(wǎng)；LN：遼寧臺(tái)網(wǎng)；XJ：新疆臺(tái)網(wǎng)；HL：黑龍江臺(tái)網(wǎng)；SH：上海臺(tái)網(wǎng)；JS：江蘇臺(tái)網(wǎng)；ZJ：浙江臺(tái)網(wǎng)；AH：安徽臺(tái)網(wǎng)；FJ：福建臺(tái)網(wǎng)；JX：江西臺(tái)網(wǎng)；SD：山東臺(tái)網(wǎng)；河南臺(tái)網(wǎng)：HA；NX：寧夏臺(tái)網(wǎng)；陜西臺(tái)網(wǎng)：SN；GD：廣東臺(tái)網(wǎng)；GX：廣西臺(tái)網(wǎng)；HI：海南臺(tái)網(wǎng)；SC四川臺(tái)網(wǎng)；GS：甘肅臺(tái)網(wǎng)；YN：云南臺(tái)網(wǎng)；HN：湖南臺(tái)網(wǎng)；CQ：重慶臺(tái)網(wǎng)；HB：湖北臺(tái)網(wǎng)；XZ：西藏臺(tái)網(wǎng)；QH：青海臺(tái)網(wǎng)；GZ：貴州臺(tái)網(wǎng)；JL：吉林臺(tái)網(wǎng)；數(shù)字代表各臺(tái)網(wǎng)上報(bào)數(shù)量占總數(shù)量的百分比

5.4 地震目錄的完整性分析

地震目錄的完整性對于地震活動(dòng)和危險(xiǎn)性分析非常重要,常用最小完整性震級(jí)Mc來評價(jià)地震目錄的完整性,即大于等于Mc的地震是100%完整的,而小于Mc的地震是不完整的(韓立波等,2012)。本文采用了“完整性震級(jí)范圍”(entire-magnitude-range,EMR)方法(Woessner et al，2005)計(jì)算最小完整性震級(jí)Mc。

EMR方法與傳統(tǒng)的基于G-R關(guān)系(Gutenberg et al，1944)的統(tǒng)計(jì)地震學(xué)方法不同,采用了分段函數(shù)分別擬合完整和非完整震級(jí)檔的震級(jí)頻度分布。其中,對于M≥Mc部分采用冪律分布,并利用最大似然法估計(jì)G-R關(guān)系中的參數(shù)a和b(Aki,1965),而對于M

(1)

式中的μ為50%概率被檢測到的相應(yīng)的震級(jí),當(dāng)M≥Mc時(shí),q=1。σ為對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差,較大的σ對應(yīng)地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測能力的快速下降。利用最大似然法對式(1)中的參數(shù)μ、σ、a和b進(jìn)行估計(jì)并搜索最適合的分段模型的交接點(diǎn),即Mc的數(shù)值。為評估Mc的不確定度δMc,參照Schorlemmer等(2003)和 Woessner等(2005)的做法,使用了bootstrap方法(Efron,1979；Chernick,1999)的蒙特卡羅近似來估計(jì),并參照Chernick(1999)的做法使用了100次的重采樣次數(shù)。

使用統(tǒng)一地震編目系統(tǒng)產(chǎn)出的2009～2017年ML0.0以上地震目錄計(jì)算獲得的我國大陸地區(qū)地震目錄最小完整性震級(jí)Mc分布如圖5 所示,相應(yīng)的不確定度δMc的分布如圖6 所示。

圖 5 我國大陸地區(qū)地震目錄最小完整性震級(jí)Mc分布

圖 6 我國大陸地區(qū)地震目錄最小完整性震級(jí)Mc分布

由圖5、6可見,我國大陸大部分地區(qū)的地震目錄最小完整性震級(jí)Mc為ML2.0；部分地區(qū)Mc可達(dá)ML0.5,如首都圈、鄂豫皖交界、川滇桂粵局部、浙閩交界；部分地區(qū)Mc為ML3.5,如西藏大部分地區(qū)、內(nèi)蒙古局部地區(qū)等。

6 與“九五”期間地震編目產(chǎn)出的對比

不考慮臺(tái)站規(guī)模增加引起的監(jiān)測能力提高而導(dǎo)致的地震目錄數(shù)量的增加(“九五”期間全國微震編目平均月產(chǎn)出兩千余條地震目錄,國家臺(tái)網(wǎng)編目月產(chǎn)出不到千余條地震目錄)和震級(jí)下限的擴(kuò)展(“九五”期間是ML2.0,目前可達(dá)到ML-0.9),與“九五”期間的地震編目相比,目前的統(tǒng)一編目有以下優(yōu)點(diǎn)：

一是產(chǎn)出更統(tǒng)一?！熬盼濉逼陂g的編目分為全國微震編目和國家臺(tái)網(wǎng)編目兩個(gè)分離的系列。國家中心對省中心上報(bào)的地震目錄進(jìn)行統(tǒng)編,產(chǎn)出包含我國及周邊地區(qū)地震事件的全國微震目錄。國家中心利用國家臺(tái)站分析上報(bào)的震相數(shù)據(jù)產(chǎn)出包含國內(nèi)和國外較大地震(一般M3.5以上)的國家臺(tái)網(wǎng)地震目錄和觀測報(bào)告。對于國內(nèi)和我國周邊較大地震,2套地震目錄都有產(chǎn)出,但由于使用的臺(tái)站和走時(shí)表不同,結(jié)果往往不一致。而目前的統(tǒng)一編目綜合使用了上述2套目錄的數(shù)據(jù),產(chǎn)出了統(tǒng)一的一套地震目錄,對于同一個(gè)地震,只有唯一的結(jié)果。

三是產(chǎn)出內(nèi)容更豐富。“九五”期間的國家臺(tái)網(wǎng)編目產(chǎn)出了地震目錄和觀測報(bào)告,包含了國家臺(tái)的震相數(shù)據(jù)；而微震編目只產(chǎn)出不含震相數(shù)據(jù)的地震目錄,要想使用震相數(shù)據(jù),只能從每個(gè)省級(jí)中心報(bào)送的紙質(zhì)打印觀測報(bào)告中查找。而目前的統(tǒng)一編目不但產(chǎn)出統(tǒng)一的地震目錄,同時(shí)還產(chǎn)出了與目錄關(guān)聯(lián)的所有國家臺(tái)站和區(qū)域臺(tái)站的震相數(shù)據(jù)

7 結(jié)論與討論

通過以上分析可以看出,目前的統(tǒng)一地震編目體系雖然基本保持了“九五”期間的運(yùn)行模式,即有人值守國家臺(tái)對全球地震進(jìn)行單臺(tái)震相分析、省級(jí)臺(tái)網(wǎng)中心按行政區(qū)域劃分對國內(nèi)及我國周邊地區(qū)地震進(jìn)行編目分析、國家臺(tái)網(wǎng)中心對國家臺(tái)站和省級(jí)臺(tái)網(wǎng)中心的分析結(jié)果進(jìn)行綜合處理。但在具體環(huán)節(jié)上有所改善：一是省級(jí)臺(tái)網(wǎng)中心不但上報(bào)地震目錄,而且上報(bào)與之關(guān)聯(lián)的震相數(shù)據(jù)。二是在利用國家臺(tái)站上報(bào)的震相數(shù)據(jù)完成國家臺(tái)網(wǎng)編目后,增加了將國家臺(tái)網(wǎng)編目結(jié)果與省級(jí)臺(tái)網(wǎng)編目結(jié)果再進(jìn)行統(tǒng)一編目處理的環(huán)節(jié),從而產(chǎn)出一套唯一的、完整的中國測震臺(tái)網(wǎng)地震目錄和觀測報(bào)告。此外,增加了以日為產(chǎn)出單元的快報(bào)編目和以周為產(chǎn)出單元的正式報(bào)編目的分階段編目環(huán)節(jié),使得地震編目的產(chǎn)出更加高效,更好地滿足了地震預(yù)報(bào)周會(huì)商和月會(huì)商的需要。此外,得益于我國測震臺(tái)網(wǎng)的加密,統(tǒng)一地震編目系統(tǒng)產(chǎn)出地震目錄的最小完整性震級(jí)Mc在絕大部分地區(qū)可達(dá)ML2.0。

當(dāng)然,目前的統(tǒng)一地震編目體系還存在一些問題。

首先是統(tǒng)一編目規(guī)則問題。目前國家臺(tái)網(wǎng)是在國家測震臺(tái)站報(bào)送的震相數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,使用全球走時(shí)表進(jìn)行定位,測定mb、mB、ML、MS和MS7等震級(jí)；省級(jí)臺(tái)網(wǎng)利用臺(tái)間距相對更小的區(qū)域臺(tái)站的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行震相分析,使用區(qū)域走時(shí)表進(jìn)行定位,主要測定ML震級(jí)。相比而言,國家臺(tái)網(wǎng)的震級(jí)結(jié)果更穩(wěn)定和可靠,而省級(jí)臺(tái)網(wǎng)的定位精度更高。理想狀態(tài)下,對于國內(nèi)及我國周邊地震,統(tǒng)一編目應(yīng)采用省級(jí)臺(tái)網(wǎng)的定位結(jié)果和國家臺(tái)網(wǎng)的震級(jí)。此外,對于多個(gè)省交界的地震,應(yīng)該使用各省分析的震相進(jìn)行重新定位以提高定位精度。而目前的統(tǒng)一編目規(guī)則(即M4.0以上地震選取國家臺(tái)網(wǎng)的結(jié)果作為最終結(jié)果,M4.0以下地震按照屬地原則選取震中所在省的結(jié)果作為最終結(jié)果)在定位精度上顯然沒有達(dá)到理想狀態(tài)。隨著2016年廣東省地震局新研發(fā)的JOPENS6.0統(tǒng)一編目軟件的部署使用,這一問題將得到解決,新軟件將統(tǒng)一匯集國家臺(tái)站和省級(jí)臺(tái)網(wǎng)的震相數(shù)據(jù)并參考波形數(shù)據(jù)進(jìn)行重新定位和震級(jí)測定,將顯著提高多省交界地震和國內(nèi)M4.0以上地震的定位精度。

其次是在編目工作開始階段,有些省中心誤用軟件缺省設(shè)置的華南走時(shí)表,導(dǎo)致深度測定很不準(zhǔn)確,當(dāng)然發(fā)現(xiàn)后及時(shí)得到糾正,但早期的地震目錄還沒有改正,目前中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司已籌劃對這部分目錄開展修正工作。

再次是編目工作工作量問題。一方面,數(shù)量眾多的國家臺(tái)站(107個(gè))只進(jìn)行單臺(tái)分析,一定程度上浪費(fèi)了人力,還導(dǎo)致部分編目數(shù)據(jù)的質(zhì)量不高；另一方面,由于我國地震活動(dòng)的不均勻性(主要分布在南北地震帶、青藏高原和天山地震帶),按省行政邊界劃分的地震編目使得多震的西部一些省份(如新疆、四川、云南等)編目工作量特別大,而東部一些省份(如上海、湖南、海南、浙江等)編目工作量相對較小。國家地震烈度速報(bào)與預(yù)警工程實(shí)施后,我國測震臺(tái)站的數(shù)量將成倍增長,中國測震臺(tái)網(wǎng)的地震監(jiān)測能力將進(jìn)一步提高,地震編目的工作量也將大大增加。如何合理調(diào)配現(xiàn)有的人力資源、研發(fā)更加高效的編目技術(shù)系統(tǒng)、采取更加合理的編目運(yùn)行管理模式,將是我們面臨的現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。對于國家臺(tái)站的問題,中國地震局已經(jīng)探索采用觀象臺(tái)和綜合臺(tái)的模式進(jìn)行管理,屆時(shí)將把多個(gè)臺(tái)站的人員集中起來,承擔(dān)一定范圍的多個(gè)臺(tái)站的運(yùn)行和編目任務(wù)。對于如何減輕多震省中心的編目工作量,中國地震局已經(jīng)開展人工智能輔助編目的研發(fā)工作。此外,也在籌劃研發(fā)協(xié)同編目工作平臺(tái),動(dòng)態(tài)分配編目工作任務(wù)。

致謝：感謝蔣長勝研究員提供地震目錄最小完整性震級(jí)Mc計(jì)算程序并給予指導(dǎo)。也感謝多年來一直堅(jiān)守在地震編目工作第一線的同志們,正是他們默默辛勤地工作和不懈地努力,才使我國的地震編目工作達(dá)到目前的局面。