由于缺少海域強震動觀測記錄，陸域地震動常被用于海洋工程地震反應(yīng)分析。因為海域與陸域地震動特性差異顯著，不恰當?shù)牡卣饎虞斎肟赡軐?dǎo)致結(jié)構(gòu)抗震性能評估偏差，進而影響抗震設(shè)計。因此，更深入理解海域地震動特性是保障海洋工程地震安全性的關(guān)鍵科學(xué)問題。目前，譜比法被廣泛應(yīng)用于海域場地特性、地殼速度結(jié)構(gòu)和海域地震動預(yù)測模型等研究。但是，該方法在海域的適用性尚無系統(tǒng)討論，相關(guān)研究將改善和提升對海域地震動特性的認識。

中國地震局地球物理研究所傅磊副研究員等采用日本相模灣19個近岸和6個海底觀測臺站的強震動記錄，采用考慮一階場地校正的廣義線性反演技術(shù)（GIT）獲得了淺源地殼地震、俯沖帶板間/板內(nèi)地震的應(yīng)力降，區(qū)域品質(zhì)因子及海底觀測臺站的場地放大系數(shù)（圖1）。通過與譜比法（SR）的結(jié)果比較，揭示了SR在海底場地的適用性及失效機制。得到以下主要科學(xué)認識：（1）在相模灣地區(qū)，淺源地殼地震、俯沖帶板間地震和俯沖帶板內(nèi)地震的平均應(yīng)力降分別為3.6、6.6和7.0 MPa，并且隨著震源深度的增加明顯增加；（2）海域場地地震反應(yīng)特性與地形參數(shù)密切相關(guān)，提出了局部地形梯度（LSG）表征場地地形特性，初步設(shè)定當LSG<1時為平坦地形臺，當LSG>1時為陡峭地形臺；（3）SR只適用于評估海底自由場地（如圖2中KNG205）的場地卓越頻率，因為地形效應(yīng)對海底自由場地的影響可忽略；（4）對于非自由場地條件，受沉積層厚度、地形效應(yīng)及海水壓力共同影響，SR得到的平坦地形臺和陡峭地形臺的場地卓越頻率分別向低頻和高頻偏移。

研究結(jié)果表明，在弱震作用下，本文采用的GIT方法可合理估計海域場地放大系數(shù)，SR在海域環(huán)境中適用性較差，通過SR得到的海域地震動特性認識應(yīng)被仔細修正。本項研究成果揭示了被廣泛應(yīng)用于海域地震動特性、海域地殼速度結(jié)構(gòu)、海域地震動預(yù)測模型、海洋工程抗震性能分析等研究工作中的譜比法的適用性及失效機制，為進一步開展海域地震動相關(guān)研究工作提供了新方法，闡明了新認識，提出了新思路。進而，為更好地開展海域地震區(qū)劃、海域地震觀測、海洋工程場地地震反應(yīng)分析，海洋工程抗震減災(zāi)設(shè)防地震動輸入等重點工作及重大任務(wù)提供了重要理論和方法基礎(chǔ)。

研究成果2024年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Fu, L., Su, C., **, L., Liu, X., & Li, X. (2024). Seismic response characteristics of offshore sites in the Sagami Bay, Japan—Part I: Comparison of spectral inversion and ratio under weak motions. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 185, 108909.），受國家自然科學(xué)基金面上項目（52378541、51878626）及國家自然科學(xué)基金重大項目（52192675）共同資助。

【作者簡介】

傅磊，男，副研究員，主要從事工程地震學(xué)研究工作，具體包括強地震動特性、強地震動模擬、地震動預(yù)測模型、強地面運動觀測及科學(xué)人工智能在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用等。

圖1 （a）本文選用地震/臺站分布，（b）不同地震類型應(yīng)力降，及（c）區(qū)域品質(zhì)因子

圖2 海底臺站GIT和SR得到的場地放大系數(shù)比較