走時序列定位法及波形疊加法應用於臺灣線上即時區域地震預警陣列

Translated title of the thesis: On-line applications of the travel-time sequence method for locating earthquake and the waveform stacking method for the local EEW arrays in Taiwan
  • 黃 瑞樺

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

台灣位於歐亞板塊與菲律賓海板塊交界的地震活躍帶,地震災害一直都是台灣人民的夢魘,對於如何有效地防災減災是我們必須努力的方向。地震預警是防救災科技的其中之一,探討如何在震後數秒內提供地震參數,讓人民或政府有準備防災,目前已有技術能夠線上處理地震資訊並發布警報,但由於此技術尚新,還有進步的空間,因此本研究的重點在於利用離線的地震預警參數計算方式應用到線上即時系統中,增加線上求得的地震參數之精準度或是提供另外的地震資訊當作地震預警參考。   Palert是一套以地震預警為目的設計的儀器,為低價位MEMS型加速度計且安裝於建物上,其最大優勢在於測站數量多且分布廣,但其訊噪比(singal-to-noise ratio S/N)低,易產生誤報。為了增加S/N,本研究採用區域地震預警陣列模式,以波形疊加法提升訊號品質並使用適用於Palert地震預警網的規模預估公式來計算地震大小。Palert地震預警系統使用的線上處理軟件為Earthworm,此為美國地質調查所公開分享的軟體,為了日後能將本研究結果應用在現有的Palert地震預警系統架構上,本研究將選用此軟件為線上處理軟件。以美濃地震測試的離線結果顯示,S/N有提升且地震規模有較趨近於氣象局公布的芮氏規模6 6,另外出報告時間擴建模組前後最多只相差0 2秒的時間。 在地震定位方面,本研究使用走時序列定位法應用在區域陣列中。此法的優點有三,其一在於它以三維速度構造模型及虛擬曲折波線追跡法去計算走時,較符合地震波傳遞的真實情況;其二,走時計算是在地震事件前就處理完,地震發生時,只需透過簡單的四則運算去搜尋震源,方便又快速;其三,當震源位於測站分布網內,定位越精準。但由於部分的測站受到外在因素影響而壞站或測站波形品質不良造成中心在處理訊號時不採用,使得地震報告中缺站的情形嚴重,或是P波到時自動解不精確,以上情況對於此定位法影響很重,易造成定位誤差被放大,故本研究提出兩種修正法來降低定位上誤差,分別為: 1 取前十名測站依序的定位結果平均 2 將排名差距縮減 在離線測試中,使用了18個規模大於5的地震,Palert地震預警系統計算出的震央及深度相較於中央氣象局地震目錄之定位結果,島內地震震央平均差值11公里,深度平均誤差8公里,海外地震震央平均差值17公里,深度平均誤差13公里,全部地震事件震央平均差值14公里,深度平均差值11公里;本研究計算出的震央及深度相較於中央氣象局地震目錄之定位結果,使用格點搜尋法,島內地震震央平均差值10公里,深度平均誤差9公里,海外地震震央平均差值27公里,深度平均誤差13公里,全部地震事件震央平均差值18公里,深度平均差值11公里;經由第一種修正法後,島內地震震央平均差值8公里,深度平均誤差7公里,海外地震震央平均差值23公里,深度平均誤差14公里,全部地震事件震央平均差值16公里,深度平均差值11公里;經由第二種修正法後,島內地震震央平均差值9公里,深度平均誤差8公里,海外地震震央平均差值20公里,深度平均誤差11公里,全部地震事件震央平均差值15公里,深度9公里。   在本研究中此定位法尚未線上化,本研究目的在於測試此定位法是否適用於Palert地震預警系統。離線測試結果顯示,在島內地震此定位法較優,而海外地震則反之,在運算時間上兩者差異不大;此定位法未來線上化後,可與現行的定位法互相對比,提供Palert地震預警系統更多可參考的定位結果。
Date of Award2016 Aug 16
Original languageChinese
SupervisorTing-Li Lin (Supervisor)

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