烈度速报子系统通过核心处理模块从数据流服务器接收实时波形数据,在接收到来自EQIM平台的地震三要素信息后进行触发计算,得到各观测台站仪器烈度数据。仪器烈度绘图服务接收核心处理程序的计算结果后,调用GMT进行绘图,生成仪器烈度分布图、峰值加速度等值线图、峰值速度等值线图、加速度反应谱等值图等数据产品,并通过消息中间件等对外服务。同时烈度速报客户端接收计算结果,在客户端进行展示。烈度速报产品产出流程如图1所示。

图1 烈度速报子系统数据产品产出流程图
Fig.1 Data flow diagram of the Rapid Intensity Reporting Subsystem

目前烈度速报子系统接入的云南地区台站为测震台站和预警一般站,其中测震台站68个、一般站1 230个,台站平均台间距约为15 m,台站分布如图2所示。台站观测数据通过公用网络,实时将数据传回中心。测震台站配备宽频带和甚宽频带地震仪,记录数据为地震动速度,采样率为100 sps,使用GPS进行授时。一般站设备为泰德TMA-33、瑞琪VH-GL-LDY01、港震GL-P2B、台湾Palert Advance四种烈度仪,主要技术参数见表1,其传感器为微机械加速度传感器(MEMS加速度传感器),记录数据为地震动加速度,采样率为100 sps,使用NTP服务(网络时间协议)进行授时。MEMS加速度传感器是微电子技术与微机械工程结合发展的一种惯性器件,与传统加速度计相比体积更小、成本更低,利于大面积布设。在云南地震局预警项目攻坚团队和云南铁塔公司的共同努力下,云南地区一般站运行状态良好,台站运行率保持在97%以上,数据传输延时在2 s以内的台站达到96%以上。

图2 云南地区台站分布
Fig.2 Distribution of stations

使用台站实测记录,在进行基线校正、记录转换、数字滤波后,计算合成峰值加速度和合成

表1 烈度仪主要技术参数
Tab.1 Main technical parameters of intensity meters

峰值速度,根据仪器烈度计算的国家标准(或地方标准)得到单个测点的仪器烈度值。利用震中附近台站资料拟合烈度衰减关系,台站的选择遵循以下条件:M<5.5地震选取震中距在100 km内台站,5.5≤M<6.5地震选取震中距150 km内台站,M≥6.5地震选取震中距200 km内台站。利用得到的衰减关系插值结合台站实际烈度得出仪器烈度分布图(金星等,2010,2013; 张红才,王士成,2008)。台站对最近的插值网格的权重影响较大,对于台站较稀疏的地区,以衰减关系为主; 对于台站较密集地区(平均台间距在12 km以内),使用各测点的仪器烈度已基本可以得到烈度分布情况(王士成等,2017; 徐钦等,2019)。单个测点的仪器烈度值在作为输入数据计算震中附近烈度时,需对台站的可信度做

筛选,对可信度较低的台站采取权重为零处理。筛选条件为:①利用台站波形记录的信噪比和功率谱密度(PSD)对异常台站进行筛查,剔除信噪比低、功率谱密度曲线异常台站; ②根据震中附近烈度衰减关系,用实际计算值与理论计算值做比较,剔除烈度偏差超过2度的台站。

2021年5月21日21时48分云南漾濞发生M_S6.4地震,22:00:48系统产出第一张烈度分布图(图3a),随后陆续产出震中附近仪器烈度分布图(3b)、峰值加速度等值线图(图4a)、峰值速度

图3 漾濞MS6.4地震(a)及震中附近(b)仪器烈度分布
Fig.3 Distribution of instrumental intensity of the Yangbi MS6.4 earthquake(a)and in its epicenter area

图4 峰值加速度(a)、峰值速度(b)等值线图
Fig.4 Isogram of peak acceleration(a)and peak velocity(b)

等值线图(图4b)、加速度反应谱等值图(图5)、2度以上乡镇烈度报告、2度以上县市烈度报告。震后16 min产出所有烈度速报产品。

烈度速报子系统在接收到来自EQIM平台的地震信息后,选用位于(23.67°～28.17°N、97.37°～102.17°E)范围内的台站数据进行处理,通过上述的筛选方法最终选取476个台站的数据作为输入数据集。选取震中距在150 km范围内的台站拟合烈度衰减关系,根据得到的衰减关系插值并结合台站实际计算结果得出仪器烈度分布图。对于此次地震,由于系统中没有较为详细的发震断层信息和震源过程信息,故选用基于点源模型的衰减关系进行插值计算, 参照EPRI(2003)推荐的方法将衰减关系式中的震中距转换为等价断层距(张红才,王士成,2016)。地震动峰值(PGA、PGV)等值线图通过拟合地震动衰减关系进行插值结果与台站实测值得到。目前拟合地震动衰减关系时,台站场地均选择为Ⅰ类场地。后续随着软件本地化——台站场地效应工作的持续开展,场地条件将按照台站实际场地选择。

此次地震最高仪器烈度为Ⅷ度,主要涉及漾濞县苍山西镇、太平乡2个乡(镇)。仪器烈度Ⅶ度区主要涉及漾濞县漾江镇、瓦厂乡、平坡镇、龙潭乡、富恒乡、顺濞镇,永平县北斗彝族乡,巍山县紫金乡以及大理市太邑乡9个乡(镇)。仪器烈度Ⅵ度区主要涉及漾濞县、洱源县、永平县、弥渡县、巍山县、宾川县、大理市、云龙县、保山隆阳区、昌宁县的42个乡(镇)。

图6为云南省地震局现场工作队通过宏观调查绘制的漾濞M_S6.4地震烈度分布图。地震烈度Ⅷ度区主要涉及漾濞县苍山西镇、漾江镇、太平乡3个乡镇。地震烈度Ⅶ度区主要涉及漾濞县苍山西镇、漾江镇、富恒乡、太平乡、顺濞镇、平坡镇,云龙县团结乡,洱源县西山乡、炼铁乡,巍山县紫金乡和大理市太邑乡等11个乡(镇)。Ⅵ度区主要涉及漾濞县、洱源县、云龙县、永平县、巍山县、大理市的42个乡(镇)和2个街道办事处。图3b震中附近仪器烈度在空间上呈北西向分布,与宏观调查烈度走向基本吻合。仪器烈度分区与各宏观调查烈度分区具有一定程度的对应关系,但在面积和分布范围上有所不同。这主要是因为仪器烈度计算的是地震动的物理参数,直接由台站的实测记录计算得到; 宏观调查烈度是通过房屋破坏程度等受灾情况得到,受地震动强度、房屋结构等因素影响,故二者不可能完全一致。

图5 周期分别为0.3 s(a)、1.0 s(b)、3.0 s(c)的加速度反应谱等值图
Fig.5 Isogram of acceleration response spectra of T=0.3 s(a),T=1.0 s(b),T=3.0 s(c)

表2给出了位于宏观烈度Ⅵ度区以上的28个台站记录的仪器烈度。将各台站仪器烈度与宏观调查烈度进行对比可以看出,Ⅵ度区内仪器烈度值具有一定的离散性,与宏观调查烈度值偏差在±1度以内的占66.7%,Ⅶ～Ⅷ度区内仪器烈度值与宏观调查烈度值偏差均在±1度以内。如果仪器烈度值与宏观调查烈度值偏差在±1度以内是可接受的,对仪器烈度值四舍五入取整后,二者有一定程度的对应,能较为客观地反映震区灾害情况。

表2 宏观烈度Ⅵ度区台站仪器烈度值
Tab.2 Values of instrumental intensity in macroseismic intensity Ⅵ area

图6 云南漾濞MS6.4地震宏观调查烈度分布图
Fig.6 Distribution of the macroseismic intensity of the Yangbi MS6.4 earthquake in Yunnan