1970年的通海大地震造成了非常大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因為地震發(fā)生年代較早，國內(nèi)的地震監(jiān)測能力還非常有限，因此通海大地震并未獲得強震記錄。2018年通海發(fā)生兩次M5.0級的小地震，震中位置與通海大地震的位置很接近（圖1），現(xiàn)代化的地震監(jiān)測技術(shù)完整的記錄到了兩次M5.0級地震的加速度記錄。而經(jīng)驗格林函數(shù)方法是采用實際的小震記錄合成大地震的一種方法，用主震的前震或者余震記錄作為格林函數(shù)合成大震。將大震震源看作是由一系列子震震源構(gòu)成，選擇一個大小合適的余震或者前震記錄作為格林函數(shù)，將小震等同于子震，按照一定的破裂方式，將這些經(jīng)驗格林函數(shù)疊加得到大震地震動時程。2018年的兩次M5.0級的小震記錄比較符合此方法對小震記錄的要求，本工作就是基于以上研究背景開展的。

本文基于真實發(fā)生的與歷史大地震震中位置相同的小震記錄，合成通海大地震的近場強地震動的強度特征，發(fā)展基于實際小震記錄和震源參數(shù)不確定性特征的未來破壞性地震的近場強地震動特征評估；探討和初步建立了大地震凹凸體震源參數(shù)的模型設(shè)置。

本文采用兩次2018年5.0級地震作為經(jīng)驗格林函數(shù)，再現(xiàn)1970年M7.8級通海地震的地震動強度。本文重點考慮了震源模型、凹凸體參數(shù)的不確定性特征，以及初始破裂位置中的不確定性。將獲得的不同震源模型的峰值加速度（PGA）、加速度時程和每個臺站的加速度反應(yīng)譜與汶川8.0級地震對應(yīng)臺站的地震動強度進行比較，側(cè)面佐證和檢驗地震動強度模擬結(jié)果的可靠性（圖3），同時從地震動衰減關(guān)系（NGA-west2）等角度側(cè)面佐證模擬結(jié)果的可靠性（圖2）。研究結(jié)果表明：單凹凸體震源模型的PGA強度是最大的。隨著凹凸體數(shù)量的增加，地震動強度降低，地震持續(xù)時間增加，推斷是凹凸體數(shù)量的增加分散了地震能量。雙凹凸體震源模型與通海地震的真實震源模型是一致的。各臺站的加速度時程和反應(yīng)譜等整體也可以反映通海M7.8級地震的地震動強度特征。因此，我們認為將經(jīng)驗格林函數(shù)方法與現(xiàn)代發(fā)生的兩次M5.0級地震記錄相結(jié)合，再現(xiàn)通海地震的主要的地震動強度特征是可行的。

圖1 通海地震研究區(qū)域概況

圖2 不同凹凸體震源模型與不同衰減關(guān)系特征對比

圖3 通海地震不同震源模型獲得PGA和汶川地震中相似位置的PGA隨震中距的走勢特征

地震工程學(xué)界普遍認識到近場強地震動預(yù)測對減輕未來大地震造成的災(zāi)害和指導(dǎo)重大工程建設(shè)的抗震設(shè)計具有重要作用，如何對建筑物損壞影響較大的高頻地震動進行科學(xué)可靠的評估是一個具有很高應(yīng)用價值的研究方向。發(fā)展基于真實小震記錄的實用型的高頻地震動評估方法，可為示范區(qū)的抗震設(shè)計、建筑物震害模擬提供更加真實可靠的高頻地震動輸入。

本研究成果發(fā)表于國外SCI期刊《Journal of Seismology》，本研究受“科技部重點研發(fā)計劃（2018YFC1504601）”資助

【文獻引用】

Li, Z., Sun, J., Chen, X. et al. Predicting the near-field strong ground motion based on uncertainties in asperities: an opportunity to reproduce the characteristics of the 1970 Tonghai earthquake (Ms 7.8). J Seismol 25, 875–898 (2021).

【個人簡介】

李宗超，男，博士，就職于中國地震局地球物理研究所強震動地震學(xué)研究室，主要研究方向為強地震動數(shù)值模擬，震源參數(shù)不確定性特征研究等。