本文主要研究内容
作者王天韵（2019）在《地震动场实时预测方法研究》一文中研究指出：地震动场的实时预测用于实时提供重要的地震动信息,为救援工作与震害评估等工作的开展提供重要信息,同时在强地震动到达之前尽可能早的时间为部分地区发出警报,从而减少地震带来的损失。与估计地震基本参数相比,地震动场能够计算每一个区域的地震动信息,为救援工作的开展提供更加准确的预测信息。因此,地震动场的实时预测技术具有很大的理论研究价值和实践应用意义。基于地震基本参数预测地震动场的方法,首先利用P波初始阶段的观测信息测算地震基本参数,然后根据经验关系公式计算地震动信息。该方法依赖于地震基本参数与经验公式的计算精度,然而,大尺度地震简化为点源模型等因素会导致该方法对地震动的过低估计,以及地震基本参数估计误差造成的地震动场的预测误差。2015年Hoshiba提出一种基于辐射传输理论(RTT)与数据同化技术的数值地震动预测方法,该方法无需预先测算地震基本参数,但是需要充足的观测资料。因此,研究适用于缺乏观测资料情况下的地震动场预测方法研究更具有实际意义。本论文主要研究了地震动场的预测与实时更新技术,研究目标是利用全部当前时刻的观测数据更加快速以及准确地实时计算出地震动场,无论在观测资料是否充足的情况下均能应用。通过P波观测信息计算出初始地震动场,结合S波观测信息对地震动场进行实时连续预测更新,有机结合了地震基本参数限制条件与数值地震动预测方法。本论文主要从如何更加快速精确地测算地震基本参数、如何更加精确地对地震波能量传播进行建模等方面着手,研究实时预测地震动场的计算方法。主要研究内容如下:(1)本文在总结借鉴前人对地震动场的预测方法的基础上,发展了地震动场的预测与实时更新框架。该框架结合了基于地震基本参数的地震动场预测技术以及2015年Hoshiba提出的数值地震动预测技术,通过若干台站的P波观测记录信息,利用地震基本参数经验关系进行地震动场的初步预测,并每隔1 s根据台站的实时地震观测记录对预测结果进行连续更新与修正。该框架能够利用P波触发后3 s的观测记录计算出地震动场的初步预测结果,通过基于地震基本参数的经验关系来预测峰值地震动强度。采用实时预测并更新的方法能够实时修正由于大尺度断层简化为点源模型以及地震基本参数估计误差等因素导致的地震动过低估计,对部分地区的地震动场进行修正,使得地震动场预测的时效性和准确性达到一个较优的平衡。(2)利用基于贝叶斯理论的马尔可夫-蒙特卡洛采样算法(MCMC)计算地震基本参数,并且推导了地震基本参数与地震动场的关系,计算初始的地震动场。马尔可夫-蒙特卡洛采样算法用于建模地震基本参数发生的概率分布,它的优势在于减小定位的震中位置同其他地震基本参数(如震级)之间的耦合关系,因此降低由定位产生的误差对其他地震基本参数的影响。采用基于贝叶斯理论的蒙特卡洛概率模型对全部地震基本参数进行预测。基于贝叶斯理论的马尔可夫-蒙特卡洛法是通过计算机模拟的一种方法,是一种相对稳定、高效的样本计算方法。该方法将马尔可夫过程引入到蒙特卡洛模拟中,实现了抽样分布的动态模拟。采用这种方法估计地震基本参数结果不受P波到时检测误差影响。因此,本文利用观测记录数据计算地震基本参数的先验概率分布,通过马尔可夫-蒙特卡洛法进行迭代计算,可以同时得到全部地震基本参数样本,直接为后续的地震动强度预测提供合适的样本信息。根据计算的地震基本参数(震中位置、震源深度、发震时间、震级)通过地震动预测方程经验关系预测仪器烈度分布,给出地震动场的初步预测结果。该方法在缺乏地震观测资料的情况下仍可以预测地震动场。(3)本论文将数值地震动预测方法用于地震动场的实时更新过程当中,并将该方法应用于汶川地震和台湾高雄地震等震例上进行验证。当计算得到地震动场的初步预测结果之后,每间隔1 s采用数值地震动预测方法根据台网中的实时台站观测记录计算地震动能量分布,从而修正部分区域的预测地震动场。基于地震基本参数预测地震动场的方法中即使地震基本参数预测准确,地震动场的预测结果仍然不一定做到准确。而且对于地震预警系统(EEW)来说,对地震基本参数的预测时间无法确定,这一点是被当作盲区处理的。相比之下,观测资料充足的区域,由数据同化技术(data assimilation)利用观测数据模拟地震动波场分布,所有的数据信息都将用于更新原来的地震动场,可以很大一部分修正预测结果。本文研究了基于辐射传输理论及数据同化技术的地震动场实时计算方法,并将其应用到对预测地震动场的连续实时更新当中,结合粒子加权重采样技术有效地改善了地震动场预测结果的精度。(4)本论文研究了3-D空间的辐射传输方程建模方法,并与2-D建模方法进行了比较分析。地震波在3-D空间中进行传播,然而2-D模型因其计算简便而在文献中得到较多的研究。2-D模型中的地震波的传播波速较之3-D空间中偏高,然而,由于震源深度方向上3 km以下基岩台地震记录较难获得,使得在缺乏观测数据的情况下,建立3-D模型是一个重大挑战。本论文将粒子的传播模型建立在3-D空间上,并采用辐射传输理论进行模拟,并与2-D建模方法进行了比较分析。结果表明在缺乏观测资料的情况下,3-D空间模型在实时预测地震动场上仍然具有一定优势。(5)通过汶川地震、东日本大地震和台湾高雄地震这3个震例中收集到的实际地震观测记录,对本研究所提出的方法分别进行了验证与分析,并对验证分析过程中发现的问题展开了讨论。本文从以下4个方面做出了创新,并取得了一定的研究成果:(1)在数值地震动预测方法的基础上,发展了地震动场的预测与实时更新框架,使得地震基本参数成为一个重要的补充条件,在缺乏观测资料的情况下仍然可以实时预测地震动场。(2)采用基于马尔可夫-蒙特卡洛采样估计地震基本参数,利用地震动预测方程经验关系公式,预测初始地震动场分布,并绘制震动图。(3)发展了数值地震动预测结合粒子加权重采样的实时更新算法,利用台站记录对地震动场的预测结果进行实时修正。并将该方法在缺乏观测资料情况下的震例上进行了验证。(4)将基于3-D空间辐射传输方程的建模方法用于地震动场实时更新计算当中,采用3-D空间的蒙特卡洛模拟算法进行建模并与2-D平面建模方法进行了比较分析。
Abstract
de zhen dong chang de shi shi yu ce yong yu shi shi di gong chong yao de de zhen dong xin xi ,wei jiu yuan gong zuo yu zhen hai ping gu deng gong zuo de kai zhan di gong chong yao xin xi ,tong shi zai jiang de zhen dong dao da zhi qian jin ke neng zao de shi jian wei bu fen de ou fa chu jing bao ,cong er jian shao de zhen dai lai de sun shi 。yu gu ji de zhen ji ben can shu xiang bi ,de zhen dong chang neng gou ji suan mei yi ge ou yu de de zhen dong xin xi ,wei jiu yuan gong zuo de kai zhan di gong geng jia zhun que de yu ce xin xi 。yin ci ,de zhen dong chang de shi shi yu ce ji shu ju you hen da de li lun yan jiu jia zhi he shi jian ying yong yi yi 。ji yu de zhen ji ben can shu yu ce de zhen dong chang de fang fa ,shou xian li yong Pbo chu shi jie duan de guan ce xin xi ce suan de zhen ji ben can shu ,ran hou gen ju jing yan guan ji gong shi ji suan de zhen dong xin xi 。gai fang fa yi lai yu de zhen ji ben can shu yu jing yan gong shi de ji suan jing du ,ran er ,da che du de zhen jian hua wei dian yuan mo xing deng yin su hui dao zhi gai fang fa dui de zhen dong de guo di gu ji ,yi ji de zhen ji ben can shu gu ji wu cha zao cheng de de zhen dong chang de yu ce wu cha 。2015nian Hoshibadi chu yi chong ji yu fu she chuan shu li lun (RTT)yu shu ju tong hua ji shu de shu zhi de zhen dong yu ce fang fa ,gai fang fa mo xu yu xian ce suan de zhen ji ben can shu ,dan shi xu yao chong zu de guan ce zi liao 。yin ci ,yan jiu kuo yong yu que fa guan ce zi liao qing kuang xia de de zhen dong chang yu ce fang fa yan jiu geng ju you shi ji yi yi 。ben lun wen zhu yao yan jiu le de zhen dong chang de yu ce yu shi shi geng xin ji shu ,yan jiu mu biao shi li yong quan bu dang qian shi ke de guan ce shu ju geng jia kuai su yi ji zhun que de shi shi ji suan chu de zhen dong chang ,mo lun zai guan ce zi liao shi fou chong zu de qing kuang xia jun neng ying yong 。tong guo Pbo guan ce xin xi ji suan chu chu shi de zhen dong chang ,jie ge Sbo guan ce xin xi dui de zhen dong chang jin hang shi shi lian xu yu ce geng xin ,you ji jie ge le de zhen ji ben can shu xian zhi tiao jian yu shu zhi de zhen dong yu ce fang fa 。ben lun wen zhu yao cong ru he geng jia kuai su jing que de ce suan de zhen ji ben can shu 、ru he geng jia jing que de dui de zhen bo neng liang chuan bo jin hang jian mo deng fang mian zhao shou ,yan jiu shi shi yu ce de zhen dong chang de ji suan fang fa 。zhu yao yan jiu nei rong ru xia :(1)ben wen zai zong jie jie jian qian ren dui de zhen dong chang de yu ce fang fa de ji chu shang ,fa zhan le de zhen dong chang de yu ce yu shi shi geng xin kuang jia 。gai kuang jia jie ge le ji yu de zhen ji ben can shu de de zhen dong chang yu ce ji shu yi ji 2015nian Hoshibadi chu de shu zhi de zhen dong yu ce ji shu ,tong guo re gan tai zhan de Pbo guan ce ji lu xin xi ,li yong de zhen ji ben can shu jing yan guan ji jin hang de zhen dong chang de chu bu yu ce ,bing mei ge 1 sgen ju tai zhan de shi shi de zhen guan ce ji lu dui yu ce jie guo jin hang lian xu geng xin yu xiu zheng 。gai kuang jia neng gou li yong Pbo chu fa hou 3 sde guan ce ji lu ji suan chu de zhen dong chang de chu bu yu ce jie guo ,tong guo ji yu de zhen ji ben can shu de jing yan guan ji lai yu ce feng zhi de zhen dong jiang du 。cai yong shi shi yu ce bing geng xin de fang fa neng gou shi shi xiu zheng you yu da che du duan ceng jian hua wei dian yuan mo xing yi ji de zhen ji ben can shu gu ji wu cha deng yin su dao zhi de de zhen dong guo di gu ji ,dui bu fen de ou de de zhen dong chang jin hang xiu zheng ,shi de de zhen dong chang yu ce de shi xiao xing he zhun que xing da dao yi ge jiao you de ping heng 。(2)li yong ji yu bei xie si li lun de ma er ke fu -meng te ka luo cai yang suan fa (MCMC)ji suan de zhen ji ben can shu ,bing ju tui dao le de zhen ji ben can shu yu de zhen dong chang de guan ji ,ji suan chu shi de de zhen dong chang 。ma er ke fu -meng te ka luo cai yang suan fa yong yu jian mo de zhen ji ben can shu fa sheng de gai lv fen bu ,ta de you shi zai yu jian xiao 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dong jiang du yu ce di gong ge kuo de yang ben xin xi 。gen ju ji suan de de zhen ji ben can shu (zhen zhong wei zhi 、zhen yuan shen du 、fa zhen shi jian 、zhen ji )tong guo de zhen dong yu ce fang cheng jing yan guan ji yu ce yi qi lie du fen bu ,gei chu de zhen dong chang de chu bu yu ce jie guo 。gai fang fa zai que fa de zhen guan ce zi liao de qing kuang xia reng ke yi yu ce de zhen dong chang 。(3)ben lun wen jiang shu zhi de zhen dong yu ce fang fa yong yu de zhen dong chang de shi shi geng xin guo cheng dang zhong ,bing jiang gai fang fa ying yong yu wen chuan de zhen he tai wan gao xiong de zhen deng zhen li shang jin hang yan zheng 。dang ji suan de dao de zhen dong chang de chu bu yu ce jie guo zhi hou ,mei jian ge 1 scai yong shu zhi de zhen dong yu ce fang fa gen ju tai wang zhong de shi shi tai zhan guan ce ji lu ji suan de zhen dong neng liang fen bu ,cong er xiu zheng bu fen ou yu de yu ce de zhen dong chang 。ji yu de zhen ji ben can shu yu ce de zhen dong chang de fang fa zhong ji shi de zhen ji ben can shu yu ce zhun que ,de zhen dong chang de yu ce jie guo reng ran bu yi ding zuo dao zhun que 。er ju dui yu de zhen yu jing ji tong (EEW)lai shui ,dui de zhen ji ben can shu de yu ce shi jian mo fa que ding ,zhe yi dian shi bei dang zuo mang ou chu li de 。xiang bi zhi xia ,guan ce zi liao chong zu de ou yu ,you shu ju tong hua ji shu (data assimilation)li yong guan ce shu ju mo ni de zhen dong bo chang fen bu ,suo you de shu ju xin xi dou jiang yong yu geng xin yuan lai de de zhen dong chang ,ke yi hen da yi bu fen xiu zheng yu ce jie guo 。ben wen yan jiu le ji yu fu she chuan shu li lun ji shu ju tong hua ji shu de de zhen dong chang shi shi ji suan fang fa ,bing jiang ji ying yong dao dui yu ce de zhen dong chang de lian xu shi shi geng xin dang zhong ,jie ge li zi jia quan chong cai yang ji shu you xiao de gai shan le de zhen dong chang yu ce jie guo de jing du 。(4)ben lun wen yan jiu le 3-Dkong jian de fu she chuan shu fang cheng jian mo fang fa ,bing 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suo di chu de fang fa fen bie jin hang le yan zheng yu fen xi ,bing dui yan zheng fen xi guo cheng zhong fa xian de wen ti zhan kai le tao lun 。ben wen cong yi xia 4ge fang mian zuo chu le chuang xin ,bing qu de le yi ding de yan jiu cheng guo :(1)zai shu zhi de zhen dong yu ce fang fa de ji chu shang ,fa zhan le de zhen dong chang de yu ce yu shi shi geng xin kuang jia ,shi de de zhen ji ben can shu cheng wei yi ge chong yao de bu chong tiao jian ,zai que fa guan ce zi liao de qing kuang xia reng ran ke yi shi shi yu ce de zhen dong chang 。(2)cai yong ji yu ma er ke fu -meng te ka luo cai yang gu ji de zhen ji ben can shu ,li yong de zhen dong yu ce fang cheng jing yan guan ji gong shi ,yu ce chu shi de zhen dong chang fen bu ,bing hui zhi zhen dong tu 。(3)fa zhan le shu zhi de zhen dong yu ce jie ge li zi jia quan chong cai yang de shi shi geng xin suan fa ,li yong tai zhan ji lu dui de zhen dong chang de yu ce jie guo jin hang shi shi xiu zheng 。bing jiang gai fang fa zai que fa guan ce zi liao qing kuang xia de zhen li shang jin hang le yan zheng 。(4)jiang ji yu 3-Dkong jian fu she chuan shu fang cheng de jian mo fang fa yong yu de zhen dong chang shi shi geng xin ji suan dang zhong ,cai yong 3-Dkong jian de meng te ka luo mo ni suan fa jin hang jian mo bing yu 2-Dping mian jian mo fang fa jin hang le bi jiao fen xi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自国际地震动态的王天韵，发表于刊物国际地震动态2019年11期论文，是一篇关于地震动场论文,蒙特卡洛论文,辐射传输理论论文,数值模拟技术论文,国际地震动态2019年11期论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自国际地震动态2019年11期论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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