习近平总书记在视察唐山时的重要讲话:我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一,灾害种类多,分布地域广,发生频率高,造成损失重,这是一个基本国情。新中国成立以来特别是改革开放以来,我们不断探索,确立了以防为主、防抗救相结合的工作方针,国家综合防灾减灾救灾能力得到全面提升。要总结经验,进一步增强忧患意识、责任意识,坚持以防为主、防抗救相结合,坚持常态减灾和非常态救灾相统一,努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从应对单一灾种向综合减灾转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,全面提升全社会抵御自然灾害的综合防范能力。防灾减灾救灾事关人民生命财产安全,事关社会和谐稳定,是衡量执政党领导力、检验政府执行力、评判国家动员力、体现民族凝聚力的一个重要方面。当前和今后一个时期,要着力从加强组织领导、健全体制、完善法律法规、推进重大防灾减灾工程建设、加强灾害监测预警和风险防范能力建设、提高城市建筑和基础设施抗灾能力、提高农村住房设防水平和抗灾能力、加大灾害管理培训力度、建立防灾减灾救灾宣传教育长效机制、引导社会力量有序参与等方面进行努力。

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NHESS:利用数据驱动方法揭示的四川长宁MS6.0地震前b值时空非均质性

发布时间:2021-09-03


  2019 年四川长宁MS6.0地震发生在弱活动背景地区、余震区展布大小远超过主震的震源尺度,其成因机理引起广泛争论。地震活动参数b时空异质性heterogeneity)是理解孕震过程和评估地震危险性的重要方式,但传统的计算规则设置的主观性限制了结果信度。为克服上述关键难点在前期发展的基于数据驱动data-driven)和Ogata-Katsura 1993模型的b值非参数计算方法基础上,发展了在三维空间、联合时空间的计算技术,并获得了长宁MS6.0地震孕震过程的科学认识。
  本文利用大量Voronoi随机网格剖分、贝叶斯信息准则 (BIC) 值最优模型选择等技术,以及使用集合中值(Q2)和绝对中位差(MAD)来表示最终计算结果和不确定度,构建了数据驱动(data-driven)的计算模式。此外在余震区的深度剖面和水平面联合考察b的空间异质性,在时序-剖面(Rank-index & L)图考察b的时空异质性,构建了孕震过程研究流程2019 年四川长宁MS6.0地震的震例研究上,研究发现主震震中附近3~12km深度在震前有明显的10km尺度的b值分布、勾画出了三维孕震体。而余震NW段的b值明显偏高S波低速异常区吻合随着时间接近主震破坏时间逐渐扩大并接近成核点,显示余震展布过长的尺度和强余震的过度活跃,可能与流体侵入有关。


 



  1 基于数据驱动方法根据频率-幅度分布计算Ogata-Katsura 1993模型参数的示例。 (a) BIC 值的分布与 Voronoi 随机剖分的有效单元Nv的数量。黑点和误差条分别与相应Nv BIC 值的平均值和标准偏差。顶部水平虚线标记了没有生成网格的整个空间区域的 BIC值(BIC0Nv =1红点表示选择100个最佳解的 BIC值。 (b) Nv=20 Voronoi 随机剖分结果示例和选择的100最佳模型。白色圆圈是 Voronoi节点的位置,生成的分区的颜色与b结果有关。(c) 中的粗线表示Voronoi单元中Ogata-Katsura 1993 (OK1993) 模型的FMD拟合结果示例。

 


  图2 四川长宁地区Nv=2~40best-100解的b值集合中值的空间分布 (a) 长宁MS 6.0地震前的b值集合中值在旋转后的水平面上分布; (b) 包括长宁MS6.0地震余震在内的所有地震计算得到的b值集合中值在旋转后的水平面上分布;(c) 长宁MS6.0地震发生前b值集合中值在深度剖面上矩形框架A'B'C'D'中的分布; (d) 在深度剖面上的矩形框架 A'B'C'D' 中,通过计算包括长宁MS6.0地震的余震在内的所有地震获得的b值集合中值的分布

 
  本文的研究结果对
2019 年四川长宁MS6.0地震发生机理认识上,揭示了长宁MS6.0主震孕震体与存在长期的较高差应力有关的现象、孕震尺度10km的合理性,以及主震发生和余震过度活跃与震前流体逐步侵入有关的线索。在技术研发层面,作者团队研发的基于数据驱动(data-driven)的Ogata-Katsura 1993模型非参数计算方法基础上,继续发展了在三维空间、联合时空间的计算技术。在技术应用层面,本文的研究方法主要用于强震中长期地震危险性分析中的孕震体识别鉴定,以及各类工业开采诱发地震与流体侵入和扩散有关的成因机理解释。
  研究成果
2021年发表于SCI收录国际期刊《Nat. Hazards Earth Syst. Sci.》第21卷(Jiang C S, Han L B, Long F, Lai G J, Yin F L, Bi J M, Si Z Y. 2021. Spatiotemporal heterogeneity of b values revealed by a data-driven approach for June 17, 2019 MS 6.0, Changning Sichuan, China earthquake sequence. Natural Hazards and Earth System Sciences, 21:2233–2244, https://doi.org/10.5194/nhess-2021-3)。研究受中国地震科学实验场(no.CSES20190106)和国家科技资源基础调查专项(no.2018FY100504)联合资助。

 
【作者简介】

  蒋长胜,研究员、博士生导师,中国地震局地球物理研究所非天然地震研究室主任。享受国务院政府特殊津贴,担任第十三届全国青联常委、第一界中央和国家机关青联常委、
IASPEI教育与推广委员会委员、中国地震学会地震科普专业委员会副主任。《地震地磁观测与研究》和《地震科学进展》副主编,发表科技论文150余篇,其中第一作者和通讯作者发表SCI收录论文37篇,获中国地震局防震减灾科技成果奖二等奖(排名第一)、防震减灾科学成果奖三等奖(排名第四)。主要从事地震监测技术与地震预测理论研究。