预测地震动是地震危险性分析的关键,不依赖于震源破裂过程运动学描述的两步随机经验格林函数方法在模拟未来可能发生的地震的地震动时有很大的优势,但该方法的点源假设无法有效的模拟地震动的方向性效应,另一方面,作为经验格林函数的小地震震源也可能有显著的破裂方向性。因此,如何采用两步随机经验格林函数方法实现震源破裂方向性模拟仍有待研究。
工程地震研究室温瑞智课题组针对上述问题展开研究,并提出了合理的解决方法。首先选取无明显震源破裂方向性的小地震(EQI)作为经验格林函数模拟Mw6.6级芦山地震地震动(见图1),通过与观测记录比较,检验了模拟结果的有效性(见图2)。
进一步选取震源破裂方向性显著的小地震EQIII作为经验格林函数,根据震源破裂参数确定不同方位角的视拐角频率fa,
采用视拐角频率替代两步随机方法中的拐角频率,实现了EQIII震源破裂方向性的有效模拟,得到的芦山地震模拟地震动可以较好的表示观测记录(见图3)。
最后,以相同方法实现了设定不同震源破裂方向性特征的Mw6.6级类芦山地震的地震动模拟,模拟地震动表现出相应的方向性效应(见图4)。
该成果发表在国际期刊Bulletin of the Seismological Society of America上(Wang Hongwei, Wen Ruizhi and Ren Yefei. Simulating ground-motion directivity using stochastic empirical Creen’s function method. Bulletin of the Seismological Society of America, 2017, 107(1): 359-371.)
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图1 作为经验格林函数的小震触发台站分布 |
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图2 EQI作为经验格林函数得到的芦山地震模拟记录PGA |
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图3 EQIII作为经验格林函数得到的芦山地震模拟记录PSA,(a)不考虑EQIII震源破裂方向性;(b) 考虑EQIII震源破裂方向性 |
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图4 设定不同震源破裂方向性的类芦山地震震中东北侧和西南侧模拟记录PGA残差变化 |