关于新疆测震台网地震速报工作的几点思考

张志斌，李艳永，赵晓成，乌尼尔，朱皓清

(新疆维吾尔自治区地震局，新疆 乌鲁木齐 830011)

0 引 言

地震速报是地震监测工作的首要任务和防震减灾工作的基础环节，依靠地震速报快速获取相关信息，有效地进行救灾决策，是具有直接减灾效益的工作[1-3]。新疆维吾尔自治区处于印度板块向欧亚板块碰撞的前沿地带，地震活动强度大、频度高、分布广，平均每年发生6级地震1次、5级以上地震4次，因此地震速报工作任务重、压力大。以2016年为例，新疆测震台网速报地震375次，占全国总数的40%。

地震发生后，速报值班人员使用人机交互处理软件(MSDP)选择合适的台站进行震相标注和振幅量取，从而测定地震的基本参数，并在规定时间内通过地震速报信息共享服务系统(EQIM)将发震时刻、震中经纬度、震源深度、震级和震中参考地名等参数发送至国家地震台网中心，国家台网中心校核完并返回正式结果后再对外发布信息。

对人工速报工作来讲，从地震发生到地震参数上传到国家台网中心，只有10 min 左右的时间，由于时间短且参与定位的数据有限，使得初步测定的参数与正式结果可能存在一定的偏差。特别是碰到网缘和网外的M5.0以上地震时，对速报值班人员的心理素质和分析水平都是一种考验。定位网缘或网外的地震时震中位置可能会有较大的偏差，而测定M5.0以上地震震级时也容易出现一定偏差。本文介绍了新疆测震台网的概况以及地震速报要求，并从地震警报触发开始，对速报工作的主要流程加以简要的分析总结，讨论了应该注意的相关事项和应对措施，以提高地震速报流程的合理性和结果的准确性，供相关人员参考。

1 新疆测震台网概况和速报要求

1.1 新疆测震台网简介

“十五”期间“新疆数字地震观测网络项目”的实施，使得新疆地震观测台站实现了数据采集、传输、处理和共享的数字化和网络化，经过“十一五”和“十二五”期间发展建设，新疆测震台网地震监测、信息传输与处理能力有了进一步的提升，重点监视防御区监测能力可以达到M2.5，其他地区监测能力达到M3.5。目前新疆测震台网有87个测震台站，为提高网缘地震的监测能力，从国家台网中心接收了临省的共享台17个，其中甘肃测震台网5个台站、青海测震台网8个台站和西藏测震台网4个台站，另外还从美国地震学联合研究协会(IRIS)接收了15个国际共享台(图1)，通过接收周边临省以及国际台的实时波形数据，在一定程度上提高了新疆周边地震的监测和定位能力。

图1 新疆测震台站及周边部分共享台分布

图2 新疆测震台网地震速报范围

1.2 地震速报覆盖区域及震级要求

新疆拥有超过5 600 km的边境线，占中国陆地边境线的四分之一，是毗邻国家最多的省区。境外与哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、蒙古、俄罗斯、阿富汗、印度及巴基斯坦等8个国家接壤，包括印度和巴基斯坦存在领土争议的克什米尔地区。乌兹别克斯坦虽不与新疆接壤，但是部分区域在新疆测震台网地震速报范围内。国内和内蒙古自治区、青海省、甘肃省、西藏自治区接壤。根据《地震速报技术管理规定(2015年修订版)》要求，新疆测震台网须在15 min 内(乌鲁木齐市10 min内)向国家地震台网中心完成本行政区边界外50 km范围内(含本行政区)M≥3.0地震，100 km范围内(不含本行政区)M≥4.0地震、200 km范围内(不含本行政区)M≥5.0地震和300 km范围内(不含本行政区)M≥6.0 地震的初报，以及本行政区内的大中城市有感地震(天然地震和非天然地震)的初步速报(图2)。

2 地震警报触发

地震警报触发是速报工作开展的前提条件，速报值班人员在交接班后要及时检查报警软件是否运行正常，确保地震发生后能触发警报。目前新疆测震台网主要的地震触发报警软件包括自动地震速报系统、江苏地震局实时处理软件(PARA-RTS)和JOPENS-RTS软件。其中，我国的自动地震速报系统于2013年4月1日正式运行，主要由国家地震台网中心自动地震速报系统(简称台网中心)、国家地震备份中心自动地震速报系统(简称备份中心)和5大区域自动地震速报系统构成(简称区域中心)，此外还有一些省级地震局的自动速报系统，例如新疆地震局测震台网自动速报系统(简称新疆自动速报系统)。几套系统的接入台站不尽相同，处理方法也有少许区别[4]。对于同一个地震，只要满足任何一个系统的触发条件就会产生各自的结果，地震参数也会根据实时自动处理结果自动更新，每次更新都会触发报警，这就意味着同一个地震有可能多次触发警报。速报值班人员听到自动速报系统触发的首次警报后，会第一时间选择合适的台站进行处理分析，分析过程中再次响起的警报很容易让速报值班人员以为是同一个地震更新的结果。但如果此时另一个区域发生满足速报要求的地震而触发警报，就容易被忽略而漏报，故值班人员上传初步速报结果后，需把自动地震速报系统触发的结果重新检查一遍，确认多次触发的结果是否为同一地震，避免漏报地震。

3 速报工作的主要流程梳理及注意事项

3.1 定位的台站和震相选择

自动地震速报从处理到发布均由计算机自动完成，优势在于速度快，可以第一时间向政府和社会提供震中位置及震级等基本信息，目前新疆大部分地区发生M5.0以上地震后，自动速报系统可在2 min 左右对内发布速报结果。但是自动地震速报系统在震相拾取、参与定位台站选择以及震级测定等方面都可能与人工处理分析的结果存在偏差，所以需要人工分析完成后再发布一次正式速报结果进行修正，最终参数要以人工速报的正式结果为准。

人工速报工作中定位时台站和震相的选择可遵循如下的流程：根据最先触发的台站进行震中距排序，在垂直分向上由近及远标6～8个P波初至震相，定位后再根据震中包围情况增加合适的台站的P波震相参与定位，原则上尽可能使台站相对于震中的张角足够大；台站选择好后重新定位看残差，对于残差比较大的震相，确认标注震相的位置和类型无误后，可以删除此台站震相或者将震相权重设为0；下一步标S波震相。

对于台站包围比较好的地震而言，S波震相显得并不那么“重要”，以2015年3月18日呼图壁M3.8地震为例(图3a)，只标P波初至震相定位的震中位置为(43.77°N，86.37°E)，总残差为0.519。拾取相对比较清楚的STZ、HTB和SCH台的S波初至震相后进行重定位，震中位置为(43.77°N，86.35°E)，总残差为0.613，纬度没有发生变化，经度相差0.02°。可见对于震中包围比较好的地震而言，S波震相对震中位置的影响并不大，一般情况下标1～3个清楚的S波震相即可。

但是对于网缘和网外的地震而言，如果只标P波初动震相不标S震相，会由于走时和发震时刻的互补而产生虚假的“精确”结果。以2015年11月18日吉尔吉斯斯坦M6.0地震为例(图3b)，国家局正式观测报告的震中位置为(40.41°N，73.05°E)，在确保参与定位的台站张角尽可能大的前提下，只标P波初至震相定位的震中位置为(40.34°N，73.44°E)，总残差0.506，表面看起来残差较小，实际上与国家局正式结果震中偏差达到了34 km。标上清楚的JIG、WUQ、ATS和KSH四个台站的S波初至震相后重定位，震中位置为(40.38°N，73.05°E)，总残差0.574，纬度与国家局正式结果相差0.04°，经度相差0.39°，震中相差约3 km。可见纬度变化较小，经度变化稍明显，尽管总残差增大，但是定位结果更准确。这是因为吉尔吉斯斯坦M6.0地震事件发生在台网之外，误差空间中闭合的等值线形状狭而长，地震的台站大致沿经线分布，狭长的误差等值线沿与纬度大体一致的分向分布，定位的过程中震中结果可能收敛到狭长的闭合空间中的任一点，因而震中纬度较稳定，震中经度出现振荡[5-8]。实际上，这是任何定位方法都很难解决的难题。可见对于网缘和网外的地震而言，要充分利用S波震相参与定位，提高定位的精度，因为不同震相的射线路径相对于震源而言有不同的离源角，特别是有向上和向下的射线时，相当于不同方向上的台站接收直达波数据[6]。但S波震相不如P波初至震相容易辨认，如果标注位置不准确，会由于发震时刻的误差较大从而引起地震定位误差增大，所以在S波震相的选择上以要以清楚的S震相为主。

图3 台站包围情况对定位结果的影响

3.2 震级测定

对于震级的测定而言，当震级小于M5.0时，一般情况下自动量取和手动量取振幅测定的震级差别不大，此时可以采用软件自动测定震级，缩短速报用时。但发生在新疆周边的西藏和青海的地震，即使震级不超过M5.0时也可能出现面波，此时需要手动量取面波震级，避免自动量取震级偏小。如2016年8月12日西藏日土发生的M3.6级地震，自动仿真量取振幅的震级只有M3.2。

当震级大于等于M5.0时，自动量取振幅存在较大风险，一定要手动量取面波震级，如2015年12月7日的吉尔吉斯斯坦M7.6地震，自动量取的震级只有M6.5。需要注意的是，如果需要测量面波震级，分析耗时会有所增加，因为稍远的台站才会记录到面波，速报用时将会延长至12 min左右[9]。

为了解新疆测震台网速报范围内自动速报系统测定的震级和正式目录结果的偏差，方便速报值班人员参考对比，笔者对自动速报系统所测定的2016年9月27日～2017年5月31日满足新疆速报要求的共计224次M≥3.0地震事件的震级与国家局正式观测报告的结果进行了对比(表1)。由于5大区域中心的速报范围不包括新疆区域，故在此仅讨论台网中心、备份中心和新疆自动速报系统产生的结果。对针对各个系统对于同一地震的自动速报结果有多次发送的情况，从实际运行情况来看，后续产生结果的精度并没有比第一次触发结果有明显的提高[10]，为了便于统计同时体现自动地震速报的时效性，仅选取首次发送的参数进行对比。

表1 3套自动地震速报系统震级偏差分布

从震级偏差分布的均值来看，台网中心和新疆自动速报系统的偏差随着震级的增大有减小的趋势，备份中心的偏差随震级变化不明显。M5.0以下的地震，3套系统的震级大于正式结果，M5.0以上的地震，台网中心和新疆自动速报系统震级小于正式结果，备份中心震级仍大于正式结果。其中，台网中心M5.0以上10次地震全部触发，7次震级小于正式结果，3次和正式结果一样，新疆自动速报系统触发5次，4次小于正式结果，1次大于正式结果，备份中心触发9次，均大于正式结果。速报值班人员在测定完震级后，可以参考以上3套系统自动测定的震级和正式结果的偏差进行复核，避免测定震级和正式结果出现较大偏差。

3.3 信息发送

测定地震的基本参数后，需通过EQIM将信息发送到国家台网中心。值班人员在交接班时可通过在EQIM中发送测试来检查EQIM软件是否运行正常。当EQIM或网络出现故障时，要掌握使用EQIM备用服务器或者传真方式发送初报结果。针对EQIM 的地图模块中没有境外国家矢量地图导致境外参考地名难以确认的问题，利用Delphi语言和在线天地图API相关技术，开发了新疆境外震中参考地名的查询软件，从而可以快速确定新疆周边国家和地区的参考地名，使得境外地震速报的地名准确性和速度得到明显提高[11]。

4 几点认识及建议

(1)速报工作不仅需要切实的地震学相关理论，也同样需要从事速报的工作人员有足够的分析处理的经验来面对速报工作流程中的一系列的工作。因此应减少台网速报值班人员的流动，使从事速报的工作人员在实战中不断积累经验，总结不足，逐步提高分析处理的速报水平。应定期组织速报人员进行地震速报的演练和交流，可以针对速报中容易出现问题的地震，建立“典型震例库”，针对典型地震重点演练，增强面对各种疑难速报地震的应对能力，这样才能在实际工作中面对各种突发状况减少出错率。

(2) 新疆区域广阔，地壳结构复杂，在实际定位中工作中如果只使用同一种地壳速度模型参与定位，将会影响地震定位的精度，因此，应在新疆地震多发区有针对性开展分区的速度模型研究，尤其考虑速度模型的横向差异，在速报定位工作中采用更符合实际地壳结构的速度模型。

(3) 网缘和网外的地震定位一直是速报定位工作中的难点，如果能根据误差空间中闭合等直线的形状，对解加以其他方面的约束和限制，或许还可以进一步提高地震定位的精度，下一步工作将进一步探讨如何提高网缘和网外地震定位的精度。