下面文章主要介紹了國家海洋局海嘯預警中心目前業(yè)務化運行的地震監(jiān)測系統(tǒng)，說明了系統(tǒng)結構及各模塊的主要功能，計算了該系統(tǒng)在南中國海地區(qū)的理論監(jiān)測能力并對業(yè)務化運行以來的情況進行了統(tǒng)計。

　　關鍵詞：地震監(jiān)測,海嘯預警,地震參數(shù)

　　1引言

　　21世紀以來，全球地震海嘯活躍，海嘯巨災頻發(fā)[1]。我國周邊海域及南海區(qū)域位于環(huán)太平洋地震帶的邊緣，面臨著區(qū)域海嘯和越洋海嘯的雙重威脅[2-5]。然而，我國的海嘯預警業(yè)務起步較晚，自上世紀加入太平洋海嘯預警系統(tǒng)政府間協(xié)調(diào)組(ICG/PTWS)以后，海嘯預警所需的地震參數(shù)都是從國內(nèi)外地震監(jiān)測機構獲取的，這無疑增加了海嘯預警的發(fā)布時間。

　　2012年，中央機構編制委員會辦公室正式批準設立國家海洋局海嘯預警中心，并依托國家海洋環(huán)境預報中心開展建設和業(yè)務運行，以加強我國的海嘯預警業(yè)務，增強防災減災能力。為了快速獲取地震參數(shù)，提高海嘯預報效率，海嘯預警地震監(jiān)測系統(tǒng)建設工作于2012年開始進行，本系統(tǒng)能在海嘯發(fā)生后獲取到快速可靠的地震參數(shù)，使得我國在海嘯預警業(yè)務領域具備了獨立的海底地震監(jiān)測能力，實現(xiàn)了全球及區(qū)域海底地震的實時監(jiān)測，標志我國初步具備全球海底地震及其引發(fā)海嘯的自動化監(jiān)測預警能力。

　　2系統(tǒng)組成

　　系統(tǒng)主要由3個子系統(tǒng)組成，分別為數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)、地震快速定位子系統(tǒng)以及震源機制子系統(tǒng)。數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)將各個不同網(wǎng)段的地震數(shù)據(jù)收集起來并發(fā)送給地震快速定位子系統(tǒng)以獲得地震事件的基本參數(shù)，同時震源機制子系統(tǒng)將根據(jù)地震事件的基本參數(shù)并應用地震波形數(shù)據(jù)計算該地震事件的震源機制解，為快速準確的海嘯數(shù)值模擬提供保障。

　　2.1數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)

　　地震數(shù)據(jù)是進行地震定位及計算震源機制解準確性的決定性因素，因此數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的重要組成部分。2014年，國家海洋局牽頭建設完成25個寬頻地震臺用于地震海嘯預警，提升了地震監(jiān)測系統(tǒng)對于我國近海地震的監(jiān)測能力。但由于海洋局建設地震臺站地理位置的特殊性，從南至北呈近直線分布，如果僅應用這些臺站對地震進行定位，定位結果必然存在較大偏差，很難滿足海嘯預警的基本業(yè)務需求。

　　為了解決這一問題，我們收集更多的地震數(shù)據(jù)來進行定位，通過SeedLink協(xié)議[6]實時獲取美國地震學聯(lián)合研究會(IncorporatedResearchInstitutionsforSeismology，IRIS)以及歐洲GEOFON臺網(wǎng)的共享地震數(shù)據(jù)，并于2015年通過與中國地震局的合作獲取了中國東南沿海附近54個高質(zhì)量的寬頻大地震臺數(shù)據(jù)。經(jīng)過數(shù)據(jù)融合之后，目前數(shù)據(jù)獲取子系統(tǒng)收集了包括全球共享地震臺站數(shù)據(jù)、海洋局自建的海嘯預警寬頻地震臺數(shù)據(jù)以及中國地震局共享臺站共600余個地震臺的數(shù)據(jù)。

　　2.2地震快速定位子系統(tǒng)

　　地震快速定位系統(tǒng)由Antelope與Seiscomp3兩套地震監(jiān)測系統(tǒng)組成，二者都是目前國際上主流的監(jiān)測系統(tǒng)[7-14]，且都擁有地震數(shù)據(jù)的實時顯示、實時地震處理(初至拾取、地震事件關聯(lián)、事件定位、存檔)、數(shù)據(jù)存儲與管理等功能[15]。同時，二者在運行機制及定位計算所采用的算法上又有一定的差異，二者同時運行能夠互為參考，互為備份，確保海底地震監(jiān)測業(yè)務的穩(wěn)定運行。我們計算了南中國海區(qū)域發(fā)生地震后運用4個臺站進行定位所需要的理論時間，即地震監(jiān)測能力。結果表明我國近海、泰國灣、馬來西亞及新加坡地區(qū)發(fā)生地震的監(jiān)測理論監(jiān)測延時在1min以內(nèi)，在南中國海其他區(qū)域包括馬尼拉海溝、蘇拉威西海溝等地震頻發(fā)地區(qū)的監(jiān)測延時也能達到100s以內(nèi)。

　　2.3快速震源機制解子系統(tǒng)

　　制約海嘯數(shù)值預報準確性的瓶頸是快速地獲取強震的震源機制解。在此前的海嘯預警工作中，由于不能及時獲取地震的震源機制解，預報結果無論從時效性還是從準確性來說都相對較差。該子系統(tǒng)采用地震波形數(shù)據(jù)應用W-Phase震相方法[16]計算震源機制，可在10～20min內(nèi)快速反演得到強震的震源機制解，擺脫了對國外相關地震監(jiān)測機構的依賴，也使得利用數(shù)值模式快速計算海嘯波幅成為現(xiàn)實，為海嘯預警提供快速準確的定量預報結果。

　　3運行狀況統(tǒng)計

　　該系統(tǒng)自2016年6月開始試運行，運行一年以來針對37次地震事件發(fā)布了海嘯信息。

　　3.1監(jiān)測情況統(tǒng)計。

　　針對這37次地震事件第一波海嘯信息的發(fā)布，上述事件中7次事件的監(jiān)測延時在3min內(nèi)，主要分布在臺灣地區(qū)、日本東部以及太平洋東海岸等臺站較為密集的地區(qū);23次事件的監(jiān)測延時在3～5min，主要分布在菲律賓海溝、阿留申海溝以及美洲中部南部等地區(qū);其余6次事件的監(jiān)測延時在5min以上，主要分布在巴布新幾內(nèi)亞以及大西洋等臺站較為稀疏的地區(qū)，統(tǒng)計結果與我們所計算的南中國海地區(qū)地震監(jiān)測能力大體一致。

　　這37次地震事件第一份海嘯信息的平均發(fā)布延時為11.5min，相比于2012年的平均發(fā)布延時36min已經(jīng)了很大的提高，部分海嘯信息發(fā)布時間較長主要是有由于這些地震事件的震級或是臨近發(fā)布閾值，或是震級較大需要進行數(shù)模計算來預報海嘯波高，可見地震海嘯系統(tǒng)在提高海嘯信息發(fā)布效率方面發(fā)揮了重要的作用。同階段內(nèi)太平洋海嘯預警中心(PacificTsunamiWarningCenter，PTWC)發(fā)布海嘯信息的平均延時約為8min(網(wǎng)站更新時間與地震發(fā)生時刻之間的時間)。

　　我們與國際先進機構的發(fā)布時效還存在一定的差距，這些差距主要體現(xiàn)在地震定位流程、發(fā)布流程、模型的效率等多個方面。我們統(tǒng)計了這37次地震事件地震監(jiān)測系統(tǒng)所給出的最快震級與哈佛大學全球震源機制解(GlobalCentroid-Moment-Tensor，GCMT)項目所得震級的關系二者之間的偏差在0值附近呈均勻分布，絕大部分事件的偏差在0.2～0.4之間(約占62%)，平均偏差約為0.22。

　　同階段PTWC發(fā)布的第一波海嘯信息震級最大偏差為0.4，平均偏差為0.19。可見在第一波海嘯信息的震級準確性方面，我們與國際先進水平的差距也在縮小。

　　3.2個例分析

　　2016年12月9日01時38分(北京時，下同)，新西蘭南島東岸遠海海域發(fā)生強震，地震系統(tǒng)定位結果與各機構定位結果對比。SeisComp3地震監(jiān)測系統(tǒng)于地震發(fā)生后約5min給出定位結果，Antelope地震監(jiān)測系統(tǒng)由于應用震相較多，于8min給出定位結果。考慮到地震發(fā)生后最初一段時間臺站數(shù)目較少，定位結果不穩(wěn)定，我們通常選取地震發(fā)生后8min左右的定位結果作為海嘯信息的地震參數(shù)。

　　本次地震事件的第一期海嘯信息發(fā)布延時為11min，雖然發(fā)布延時略長于國際先進的海嘯預警中心，但是得到的地震參數(shù)的準確性相對較高。針對本次地震事件，震源機制子系統(tǒng)于18min給出震源機制解，從該結果與哈佛大學震源機制結果對比來看，精度較為理想，為預報人員快速準確的發(fā)布海嘯信息提供了堅實的基礎。

　　4結論

　　海嘯預警地震監(jiān)測系統(tǒng)的建立使得我國的海嘯預警不再受地震參數(shù)獲取時效的制約，為海嘯業(yè)務提供了重要的數(shù)據(jù)保障和科技支撐，有力地促進了海嘯預警預報工作模式的發(fā)展。首次實現(xiàn)了以全球地震觸發(fā)報警為基礎的海嘯預警標準業(yè)務流程(StandardOperatingProcedures，SOP)，大幅地提高了海嘯預警的時效性及準確性，進一步縮短了與國際先進預警中心之間的差距。海嘯地震監(jiān)測系統(tǒng)增強了我國的海嘯預警預報能力，為建立南中國海區(qū)域海嘯預警中心打下了堅實的基礎，提升了我國在海嘯預警領域的國際影響力，標志著我國海嘯預警業(yè)務工作進入一個新的發(fā)展階段。

　　參考文獻：　[1]NationalOceanicandAtmosphericAdministration(NOAA),NationalGeophysicalDataCenter(NGDC).NOAA/WDCglobalhistoricaltsunamidatabase[DB/OL].WashingtonDC,USA:NGDC,2015.www.ngdc.noaa.gov/hazard/tsu_db.shtml.

　　[2]張鑫,毛獻忠.馬尼拉海溝潛在地震海嘯對我國華南沿海危險性研究[J].海洋預報,2017,34(2):43-50.

　　[3]趙聯(lián)大,于福江,滕駿華.南海定量海嘯預警系統(tǒng)[J].海洋預報,2015,32(2):1-6.

　　[4]王培濤,于福江,趙聯(lián)大,等.溫州甌江口淺灘地區(qū)越洋海嘯影響評估計算[J].海洋預報,2013,30(4):18-26.

　　[5]王培濤,趙聯(lián)大,侯京明,等.中國的海嘯災害危險性及海嘯預警系統(tǒng)——解讀2011年太平洋海嘯演習[J].海洋預報,2012,29(5):9-16.

[6]HelmholtzCentrePotsdam,GFZGermanResearchCentreforGeosciencesandGempaGmbH.SeedLinkwikidocumentation[EB/OL].2016.http://www.seiscomp3.org/wiki/doc/applications/seedlink.

[7]PesaresiD.TheEGU2010SM1.3seismiccentersdataacquisitionsession:anintroductiontoantelope,earthwormandseiscomp,andtheirusearoundtheworld[J].AnnalsofGeophysics,2011,54(1):1-7.

　　[8]HankaW,SaulJ,WeberB,etal.Real-timeearthquakemonitoringfortsunamiwarningintheIndianOceanandbeyond[J].NaturalHazardsandEarthSystemSciences,2010,10(12):2611-2622.

　　推薦期刊：《海洋預報》(雙月刊)1984年創(chuàng)刊，是公開發(fā)引的科技期刊。該刊為全國核心期刊，海洋學類核心期刊，是中國學術期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫來源期刊。主要探討海洋、氣象學科的理論研究，交流海洋環(huán)境預防技術方法，總結預防服務經(jīng)驗，報道科研成果，科技信息及國內(nèi)外海洋、氣象界科技最新動態(tài)及展望。