使用即时强震波形资料反演地震震源参数-气象局.PDFVIP

使用即時強震波形資料反演地震震源參數 高弘 陳榮裕 中央研究院 地球科學研究所 鍾仁光 中央氣象局 地震測報中心 摘 要 地震震源的基本參數包含了發震時間、位置、深度、地震規模 (地震矩) 、 及震源機制等 中央氣象局地震測報中心。 ( 以下簡稱地震中心目前發佈的地震震) 源資料有發震時間、位置、深度及地震規模，但並未包含地震矩與震源機制。 本計劃之目的在於承接我們利用台灣地區寬頻地震觀測網所得之波形來反演地 震震源參數的經驗，將相關的技術開發成可使用地震中心的強震波形。本方法 不但可以克服傳統的 P 波初動解其精確度及誤差範圍難以估計的缺點，更可以 在僅使用少數幾個良好紀錄的情況下 ，取得有意義的結果 。地震中心自 1990 年 推動強地動觀測計畫以來在台灣全島已設置了, 631個 16位元高品質數位式強震 儀。本研究以 1995 年 10月 25日發生於嘉義附近 (經地震中心定位震央位置為 東經 23.29度;北緯120.36度;震源深度10.65 公里)之地震為例，根據所收錄之強 震波形反演地震震源參數。由於加速度強震儀感應器在儀器響應上的特性與限 制，本研究所採用之頻率範圍約在0.2~0.5Hz 。另外，為提高訊號與雜訊比值， 所取用之地震波資料也以靠近震央之測站 為主。值得注意的，當我們取用近站 資料進行分析時，定位誤差所造成方位角偏差影響非常大，所以進行反演前必 須先利用近站資料進行重新定位。經過以上各項考量後所反演 而得之震源參 數，與使用寬頻地震資料進行波形反演或 P 波初動解的結果相當一致，證實了 使用強震波形反演震源參數之可行性。 壹、前言 中央氣象局地震測報中心（以下簡稱地震中心）近年來不斷地充實各項地 震觀測設備，除了原有的全省即時短週期觀測網(CWBSN)外，更有為數眾多、 分布密集的強震儀(Taiwan Strong Motion Instrumentation Program, TSMIP見圖 1) ，這些觀測裝備大幅提昇了地震中心在決定地震震源之空間位置（包括經緯 度及深度）及地震規模方面的精度與速度 ，目前已經能將測報時間控制在一分 鐘之內 （Teng et al., 1997; Wu et al., 1998 ）。然而就防災的角度來看，地震的實 際破壞力除了取決於其震源位置及地震規模外，與其震源機制及斷層破裂方式 213 也有密切的關係，如 1989 及 1994 年分別發生於美國加州的 Loma Prieta 及 Northridge 大地震（BSSA, volume 81, number 5及 volume 86, number 1 ）即為範 例。 就即時短週期的全省觀測網所紀錄之震波資料而言，通常在決定震源基本 參數方面(如發震時間 、位置 、深度及地震規模可以提供良好的控制) ，但是並不 利於求得其它的參數(如地震的震源機制 、地震矩 、斷層破裂速度/ 方向、及子震 之時空分佈等) 。究其主要原因有二 ：首先是因為此類地震儀所能紀錄的振幅寬 度有一定的限制，對較大地震之地震波形往往會因振幅過大而無法完整的紀錄 下來；其次是因為短週期地震波對地體細部構造極為敏感，由構造所產成的各 種波形往往會摻雜於震源的訊息之中 ，使得反演震源參數的工作變得極為複雜 。 然而地震中心的即時傳輸信號中，除了傳統的短週期紀錄外，目前也加入 了許多分布於全省的強震紀錄（見圖2 ），這些即時的強震資料在某種程度上正 好可以彌補傳統短週期紀錄之缺點，一方面沒有振幅過大的憂慮，另一方面其 感應器之頻率響應範圍也較傳統的短週期儀器為寬，比較適合震源參數的反演 工作。但是震源參數之計算程序相當複雜 ，且目前所使用的波形頻段多以長週 期信號為主（如：Dreger and Helmberger, 1993; Dz