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研究亮點(diǎn)
日本海溝S-NET臺網(wǎng)水平向海域板內(nèi)地震動預(yù)測模型
發(fā)布時間： 2024-06-10 點(diǎn)擊數(shù)量：15649地震動衰減關(guān)系是地震災(zāi)害研究和評估建筑結(jié)構(gòu)可能遭受地震作用的一個重要工具。基于日本大型海底觀測臺網(wǎng)S-net的海域水平向地震動記錄，應(yīng)用隨機(jī)效應(yīng)模型和回歸分析構(gòu)建了日本海溝地區(qū)的水平向海域板內(nèi)地震動預(yù)測模型，對比了海域和陸地板內(nèi)地震動預(yù)測模型在反應(yīng)譜和衰減率上的差異。
通過數(shù)據(jù)篩選、基線修正和濾波建立了海域板內(nèi)地震動數(shù)據(jù)庫（見圖1），利用隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行回歸分析和參數(shù)平滑，建立了海域水平向板內(nèi)地震動預(yù)測模型。通過部分非遍歷假設(shè)分析了該區(qū)域的單臺標(biāo)準(zhǔn)差，對比了該模型在給定條件下的預(yù)測反應(yīng)譜并與日本陸地預(yù)測模型的差異，本文主要結(jié)論如下：
（1）建立了海域水平向板內(nèi)預(yù)測模型，考慮了震源的深度項、震級的一次項；通過幾何衰減項中考慮大震近場的飽和效應(yīng)，在中遠(yuǎn)場復(fù)雜路徑的影響，考慮中遠(yuǎn)場幾何衰減率的修正系數(shù)項；按照埋設(shè)和未埋設(shè)考慮埋置方式的影響，并利用水深和沉積層厚度表征場地效應(yīng)。在海域場地效應(yīng)模型中，未埋設(shè)臺站的場地放大在整個周期段都顯著高于埋設(shè)臺站，這一結(jié)果表明臺站的埋設(shè)方式對于海域地震動的場地效應(yīng)影響很大，按照臺站埋設(shè)方式對海底臺站進(jìn)行區(qū)分是必要的。
（2）單臺標(biāo)準(zhǔn)差的計算結(jié)果表明（見圖2），本研究區(qū)域的部分非遍歷假設(shè)較遍歷性假設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)差減少了10% - 20%。事件修正后的單臺標(biāo)準(zhǔn)差φss值范圍在0.36-0.47，整體低于大部分陸地地區(qū)研究結(jié)果（0.4-0.5），表明海域地區(qū)的傳播介質(zhì)引起的地震動不確定性相比于陸地區(qū)域更小，海域區(qū)域性差異沒有陸地顯著。
（3）海域和陸地板內(nèi)模型的對比結(jié)果表明，臺站的埋設(shè)方式的影響很大，未埋設(shè)臺站的反應(yīng)譜值在整個周期段都遠(yuǎn)大于埋設(shè)臺站的反應(yīng)譜值（見圖3和4）。短周期段，海域模型的衰減率更慢，長周期段時相接近；海域地震動的反應(yīng)譜峰值位置明顯后移；在長周期段，海域埋設(shè)和未埋設(shè)臺站的反應(yīng)譜值都顯著大于陸域4類場地下的譜值，表明海域地震動的長周期分量異常豐富。
該成果發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Earthquake Spectra》（Jingyang Tan, Jinjun Hu*. Horizontal ground-motion model for subduction slab earthquakes using offshore ground motions in the Japan Trench area. Earthquake Spectra. 2024;0(0). doi:10.1177/87552930241237546）。
圖1 日本海溝地區(qū)海域板內(nèi)地震動數(shù)據(jù)分布圖
圖2 本研究海域板內(nèi)地震動的標(biāo)準(zhǔn)差分布圖
圖3 日本海溝海域和日本陸域地震動模型震源項比較
圖4 本研究中海底臺站埋設(shè)和未埋設(shè)對反應(yīng)譜值影響對比
