目前,云南省“十五”地震观测系统已正式投入运行。该系统较“九五”地震观测系统提高了观测动态范围,丰富了记录的信息量; 台站数量的增加提高了台网的监控能力; 高速的网络平台建设提高了数据的传输速度,扩大了数据的应用范围; 丰富的数据产出,使我们有可能从地震记录中获取更多、更真实的来自地球内部介质和震源过程的信息,从而进行更深入的地震科学研究,为地震分析预报工作打下良好的基础。在“九五”系统运行期间,云南地震台网测定的震级是准确可靠的。但是,由于“十五”观测系统与“九五”观测系统存在着测量频带、动态范围及传输方式等差异,在“十五”系统使用初期,两套系统测定的震级是否一致是资料使用人员十分关注的问题,也是系统可靠性是否达到设计要求的重大问题。本文中笔者利用云南测震台网 “十五”系统和“九五”系统并行观测的地震资料,采用同一场地不同观测系统记录的地震事件,选取了汶川地震序列资料以及2008年1～4月同时记录到的529次地震事件,使用同一地震定位程序对这些地震事件进行了对比研究,试图从实际观测的角度来证明两观测系统所测定的震级的一致性问题。

“九五”期间,云南测震台网进行了数字化改造,数字地震记录系统逐步取代了模拟记录系统。台网观测系统由26个子台和1个中心台组成,数据传输为音频专线方式。台站数量较少,台网布局疏密不均,滇西局部地区实际监控能力可达到1.5级,但云南大部分地区实际监测能力只能达到2.5～3.0级,特别是云南昭通以北、中甸以北及云南南部边界地区,监控能力明显不足(图1)。

图1 “九五”云南测震台网台站分布及理论监测能力图

“十五”期间,云南测震台网在“九五”的基础上建立和完善了地震观测网络,全面提升了台网的技术水平。台站数量达到45个,弥补了一些地区监测点稀少的缺陷,加强了云南测震台网的监控能力,全省地震监控能力达到2.0级,与“九五”相比有了明显提高。

“十五”测震台网台站观测系统由EDAS-24IP数据采集器、宽频带地震计(频宽60 s～50 Hz)、IP协议转换器和电源构成。整个台网数据字长为24位,采样率为100 Hz,系统动态范围大于140 dB,台网各子台在1～20 Hz频带内实际观测动态范围为95 dB左右,可测量的最小地动信号为10^-8 m/s(图2)。

图2 “十五”云南测震台网台站分布及理论监测能力图

对中国台网中心《汶川地震序列速报目录》给出的2008年5月12日至6月11日84个汶川余震震级、云南台网两观测系统测定的震级以及对2008年1月1日至4月30日同一台址两观测系统同时测定的445个网内地震的震级进行比较和讨论。

(1)中国台网中心测定汶川地震震级与云南台网两观测系统测定震级的比较

表1 中国台网中心测定汶川地震震级与云南台网

总体来看,0.0≤ΔM≤0.5的地震个数占90.5%; │ΔM│≤0.6的地震个数占4.8%(表1、图5)。

表2 中国台网中心测定汶川地震震级与云南台网

总体来看,0.0≤ΔM≤0.5的地震个数占88.1%; │ΔM│≤0.6的地震个数占7.1%(表2、图6)。

表3 云南台网“十五”与“九五”观测系统测定震级比较

(2)同一台址两观测系统测定网内单台地震震级的比较

表4 同一台址两观测系统单台测定的震级比较统计表

(3)同一台址两观测系统测定网内多台定位地震震级的比较

表5 同一台址两观测系统多台定位测定33个地震平均震级比较统计表

(4)同一台址两观测系统测定网内33个地震多台定位测定的518台次震级的比较

表6 两观测系统多台定位测定33个地震

总体来看,│ΔM│= 0的占45.2%; │ΔM│≤0.1的占87.5%; │ΔM│≤0.2的占98.7%; │ΔM│>0.3的地震个数占1.4%; 通过分析,该系列数据集标准偏差为0.01。由统计图9可以看出,两观测系统同一台址多台定位测定的震级差形成一个以0.0为对称轴的正态分布。

图5 中国台网中心与云南台网“十五”系统测定震级比较统计图

图7 云南台网“十五”、“九五”两系统测定汶川地震震级比较统计图

图6 中国台网中心与云南台网“九五”系统测定震级比较统计图

图8 同一台址两观测系统对网内412次单台地震震级比较统计图

图9 同一台址两观测系统测定网内33个地震多台定位测定的518台次震级比较统计图

(1)通过对中国地震台网中心《汶川地震序列速报目录》给出的震级与云南台网测定的汶川地震序列震级进行分析与对比可以看出,云南台网测定的汶川地震的震级小于中国台网中心测定的震级,对于网外的地震,云南台网测定的震级平均偏小0.3级左右。震级差在0.0～0.4之间的占79.8%; 震级差在0.0～0.5之间的占90.5%; 震级差的绝对值大于0.6的占4.8%。这种差异除人为因素造成的误差以外,主要是参与计算的台站不同所致,因为震级大小与场地响应和地震波传播路径以及地震波传播衰减规律有关。

(2)同一台址云南台网“九五”与“十五”观测系统测定的汶川地震序列84个地震的震级差为0的占总数的60.7%; 震级差小于等于0.1的占100%。

(3)同一台址“九五”与“十五”观测系统对网内412次单台测定的地震,震级差为0的占总数的37.1%; 震级差的绝对值等于0.1的占48.1%; 震级差的绝对值等于0.2的占10.4%。绝大部分震级差小于等于0.2,占总数的95.6%; 震级差大于0.3只占4.4%。

(4)同一台址“九五”与“十五”观测系统对多台定位测定的网内33个地震平均震级的震级差为0的占总数的69.7%; 震级差小于等于0.1的占97%; 100%的震级差小于等于0.2。

(5)从“十五”云南测震台网台站分布及台网监测能力图(图2)可以看出,“十五”观测系统台站数量增加,使云南台网布局更趋合理,加强了云南东北、西北以及南部边界地区的监控能力。

(6)通过对汶川地震序列、网内412次单台地震和同一台址多台定位测定的33个地震中的系列数据集进行比较,标准偏差分别为0.039、0.116和0.004,说明云南台网两系统测定的震级差异较小,波动范围不大,测定的结果基本一致。

本文在成文过程中得到了颜其中研究员、叶建庆高级工程师的悉心指导与帮助,在此表示诚挚的感谢。