地震震源破裂过程成像及其在地震应急中的应用

汶川地震的救灾实际经验表明，若能在地震发生后，及时给出地震断层破裂过程和地面振动图像，可以为地震应急救灾服务。本项目将在以下四个方面开展深入研究：（1）在给定标量地震矩下的约束波形反演；（2）比较在不同范数表示目标函数时，在时间域和子波域反演求解震源破裂过程的优缺点，从中选择一个最优方法；（3）由断层面解计算地面振动（烈度）分布；（4）根据区域地震范围三分量地震波形频率域资料求解强余震震源机制解。在完成上述工作的基础上，建立快速求解和发布强震震源破裂过程和震中区的地面振动（烈度）分布图像、及强余震震源机制解的平台，为地震应急救灾服务。

在大地震后，快速了解地表的破坏程度，也就是烈度分布对于地震应急救灾是十分有意义的。因此我们开展了震源破裂过程及其在地震应急中的应用研究，建成了相应的平台，在强震之后及时发布包括震源破裂过程、震中区理论烈度图、震中区库仑应力变化图及强余震震源机制解等方面的内容，为地震应急服务。. 针对提出的四个研究问题，震源破裂过程，理论地震烈度图，库仑应力计算以及强余震的震源机制解，我们在方法方面开展了研究：采用有限断层方法，在小波域多数据联合反演震源破裂过程。利用多种观测资料（如远场体波，面波，近场强地面运动，区域宽频带，GPS，高频GPS，InSAR等）联合反演震源破裂过程，获取准确精细的震源破裂过程解答。中国地震台网的区域波形记录目前在震后很短的时间内就可以获取，同时近场数据又拥有较高的时空分辨率，因此对于国内强震，特别是中等强度的地震，充分利用区域波形记录，获取精细的震源破裂过程解答，为进一步计算理论烈度图以及库仑应力变化图打下良好的基础；在获取了几何扩展因子，窗函数等参数后，采用随机性方法计算地面理论峰值加速度的大小，得到理论烈度图；利用广义反射投射系数矩阵和离散波数法计算水平均匀弹性介质模型中的同震库仑应力变化；在小波域利用区域地震资料反演求解强余震的震源机制解。以2008.5.12汶川地震与2013.4.20芦山地震作为验证实例，我们的理论烈度图与实际烈度图吻合的较好，验证了我们平台的准确性。. 在完成方法的研究与发展后，我们逐步建立了地震应急平台，并将之应用于国内外近几年的中强地震中，目前我们建立的地震应急平台已达到在获取资料后一小时左右给出相应解答的能力。针对近年来中国大陆地区的几次中强震（包括2013.4.20四川芦山Mw6.6级地震，2014.2.12新疆于田Mw6.9级地震，2014.8.3云南鲁甸Mw6.1级地震和2014.10.7云南景谷Mw6.1级地震）以及国外的几次强震（2011.3.11日本东海岸Mw8.9级地震和2014.3.10美国加州西海岸Mw6.9级地震）开展了研究，取得了新的认识，并及时地在中国科学院地质与地球物理研究所的网站上发布了相应的结果。