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震级换算对CBS值的影响

已有 4816 次阅读 2013-9-19 20:39 |个人分类:强震预测|系统分类:科研笔记| 中吉边境地震区, 震级标度换算关系

计算CBS值时,需进行不同震级标度的关系换算,我们过去是按照如下方法进行换算的:

震级-能量- Benioff应变换算

http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-487467.html

一、mbMLMs的关系

从数据比较和震例分析效果看,MLMs的关系:

ML=(Ms+1.08)/1.13                                           (1)

比较靠谱。而体波震级mb和里氏震级ML的关系:

ML=(1.17mb+0.67)/1.13                                  2

则有问题,因按公式(2),ML总是大于mb。这与某些学者的研究结果相矛盾。

1

The relationbetween mb magnitudes (published by ISC) and Ms wasstudied by Karnik (1973). He used earthquakes with mb,ISC 4.5 but with MS6.5, to avoid the saturation effect, finally suggesting the relation:

mb,ISC = 0.46Ms+ 2.74                                    (3)

把其关系列于下表,可看出ML不总是大于mb,其下表中的ML计算采用公式(1)

mb

Ms

ML

4.5

3.83

4.34

4.6

4.04

4.53

4.7

4.26

4.73

4.8

4.48

4.92

4.9

4.70

5.11

5.0

4.91

5.30

5.1

5.13

5.50

5.2

5.35

5.69

5.3

5.57

5.88

5.4

5.78

6.07

5.5

6.00

6.27

5.6

6.22

6.46

5.7

6.43

6.65

2

刘瑞丰等也给出了中国地震台网不同震级标度的mbML比较,也说明类似的问题。

mb

ML

3.7

3.0

4.0

3.5

4.3

4.0

4.5

4.5

4.8

5.0

5.1

5.5

5.5

6.0

5.7

6.5

6.0

7.0

上述mbML的关系可用统计方法得到下式:

ML=1.729mb-3.377                                         4

其相关性很好。

二、mBMsML关系

Gutenbergand Richter (1956a) published the following standardregression relation between medium-period body-wave magnitude mB,measured at periods between about 2 and 20 s (see Abe 1981) and surface-wave magnitude Ms measured at periods around 20 s:

mB = 0.63Ms+ 2.5                                            (5)

另外,根据刘瑞丰等提供的mbmB对比数据:

mb

mB

3.0

2.8

3.5

3.4

4.0

4.0

4.5

4.6

5.0

5.3

5.5

5.9

6.0

6.5

6.5

7.1

7.0

7.7

经统计分析得到:

mB=1.233mb-0.911                                       6

其相关性也很好。

结合式(4)和(6)得到:

ML=1.4017mB-2.098                                       (7)

当然,使用上述公式时,应注意震级的饱和问题。

三、测试方案

1)按照我们过去的方案,采用式(1)和(2)等进行震级换算,同时视mbmB相同。

2)采用洋人的公式(3)和(5)进行震级换算。

3)采用国人的公式(4)和(7)进行震级换算。

四、实例

中吉边境地震区有许多中源地震,中国地震台网对此一般仅提供mbmB震级类型。

采用方案(1)(图1),则确定的临界CBS值为1.59E+09J1/22011年底已进入临界状态,截止到201397日,CBS监测值约为1.65E+09J1/2,即使考虑监测数据误差等因素,该地震区的大震也早该震了,但迟至今日还未发生。这是为什么呢?接着往下看吧,或许能找到答案。

 


1 中吉边境地震区1853~2013.9.7间累积Benioff应变与时间关系

(为使图件清晰,1930.8.10日以前的应变值作为初值。横坐标对应的时间减去3000年为实际年份。误差修正已被考虑。)

方案1

采用方案(2)和(3)的结果相差不大(图2),确定的临界值都为1.52E+09J1/2。截止到201397日,第二种方案的监测值约为1.5327E+09J1/2,在201326日进入临界状态;第三种方案的监测值约为1.5362E+09J1/2,于20121226日进入临界状态。尽管两者相差不大,但影响到对该地震区进入临界状态的时间判断。


2 中吉边境地震区1853~2013.9.7间累积Benioff应变与时间关系

(为使图件清晰,1930.8.10日以前的应变值作为初值。横坐标对应的时间减去3000年为实际年份。误差修正已被考虑。)

方案3

综合分析,第二种和第三种方案相差不大,且符合不同震级标度的对比关系,建议以后采用这些关系进行mbmBML震级换算。

作为对比,我们利用美国地震台网1970年后的监测数据(因1970年前美国地震台网不提供数据下载服务,因此1970年前的地震目录数据仍采用中国地震台网),分析了中吉边境地震区(图3)。截止到2013828日,当前CBS监测值约为1.49E+09J1/2,还未到达临界值1.56E+09J1/2

监测数据精度和不同震级标度的换算关系,对CBS值影响较大。初步看来,震级换算关系已经靠谱,但监测数据的精度对发震时间窗口的判断影响也较大,建议有关部门应在提高地震目录数据测定精度方面多想办法。提高防震减灾的科技水平,需要大家的共同努力。


3 中吉边境地震区1853~2013.8.28间累积Benioff应变与时间关系

(为使图件清晰,1930.8.10日以前的应变值作为初值。横坐标对应的时间减去3000年为实际年份。误差修正已被考虑。)

1970年以后采用美国地震台网数据)

方案3

根据我们对以往震例的分析和孕震模式对比,中吉边境地震区的大震不是有和无的问题,而是何时发生的问题。目前无论按中国或美国的数据判断,大震的发生都已为时不远。近期该地震区的地震活动也灰常活跃(见下表),请有关部门密切关注宏观异常情况,及时作出判断。

震级

(M)

发震时刻

(UTC+8)

纬度(°)

经度(°)

深度

(km)

参考位置

3.8

2013-09-19 13:37:00

37.4

75.3

7

新疆维吾尔自治区喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县

3.2

2013-09-18 06:01:57

39.5

74.8

6

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县

3.0

2013-09-17 11:51:44

39.5

74.8

10

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州乌恰县

3.2

2013-08-28 23:11:01

39.1

74.6

9

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县

3.0

2013-08-28 22:36:51

39.1

74.6

8

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县

4.0

2013-08-28 22:32:13

39.1

74.6

7

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县

3.0

2013-08-21 10:31:21

38.4

76.5

10

新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县、喀什地区莎车县交界

http://www.ceic.ac.cn/

 

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参考

Peter Bormann,Domenico Di Giacomo. The moment magnitude Mwand the energy magnitude Me:common roots and differences. JSeismol (2011) 15:411–427.

E.M. Scordilis.Empirical global relations converting MS and mb to moment magnitude. Journal of Seismology(2006) 10: 225–236

Gutenberg, B. and Richter, C.F., 1956, Magnitude andenergy of earthquakes, Ann. Geofis. 9, 1–15.

Karnik, V., 1973, Magnitude differences, Pure Appl.Geophys.103(II) 362–369.

刘瑞丰,陈运泰,任枭等.中国地震台网震级的对比.地震学报,2007(5).




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