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數字地震觀測的特點和優點

數字地震觀測系統與模擬地震觀測系統的外在區別在於數字地震觀測系統記錄下來的是數字數。這些數字數存儲在計算機的存儲器(內存和硬盤)中,可以轉存到軟盤、光盤或磁帶中,可以通過打印機打印出來,可以在屏幕上顯示出相應的曲線,也可以再轉換成模擬量,形成類似於傳統地震圖的記錄曲線。在沒有運行數字地震觀測系統之前,為了對地震圖上記錄的地震波形進行計算機處理,曾採用人工手段對地震波形記錄進行數字化。其基本作法是在記錄曲線上按一定時間間隔取點(稱作「採樣」)例如每0.5秒取一點,然後用標尺量取該點相對於平均基線的偏移值(稱作「量化」)。由於標尺的刻度和人工讀取數據的分辨力的限制,讀出數據的有效位數有限,其數值與實際偏移值之間的差值稱作「量化誤差」。現在有了數字化地震觀測系統,由地震計輸出的模擬電信號被數據採集器(一種特殊的信號調整裝置)中的模擬-數字轉換器進行「採樣」和「量化」,於是數據採集器輸出的是用二進制位編碼的數字數,它們被收集到計算機中並存儲在計算機硬盤,進而存儲在其他計算機可讀的介質中,如軟磁盤或光盤上,供科研人員進一步分析。

採用數字化地震觀測系統獲取數字化地震波形數據、給地震監測、大地震速報、地震和地球物理科學研究帶來了極大好處。

首先,由於數定化系統的引入,加上新型地震計的使用,有可能獲取寬頻帶、大動態範圍的地震波記錄,從而得到關於地震震源和地震介質的更豐富、更完全和更真實的信息。所謂「寬頻帶」,是指能記錄從幾十Hz(例如40Hz)到週期幾百秒(例如360秒)甚至到直流的地動信號:所謂「大動態範圍」,即允許使用同一系統對於從微震到特別大地震的信號都能記錄下完整的地震波形。這大信號與小信號相比,可以相差6~7個量級,即大信號的幅度可達到小信號幅度的100萬倍以上,而以往的模擬記錄系統,只能達到2~3個量級。這樣,如果把一個模擬觀測系統調節到比較靈敏,可記錄小的地震事件,那麼同一地方發生的大地震事件的波形就可能被「限幅」,即把超過一定幅度的信號削去了,從而造成波形畸變;反之,如果把模擬地震監測系統調節到適於記錄大地震事件的波形,那麼系統就會很不靈敏,記不到小地震事件。數字化地震觀測系統克服了這一問題。

第二,由於數字地震觀測系統把地震波形記錄在計算機中,因而便於用計算機進行處理。通過自動處理和人機交互處理,能從地震記錄中快速讀取數據,進行震源位置和地震大小的測定。這樣,在大地震發生之後,可快速測定出震中位置(震中經度和緯度)、震源深度、發震時刻和震級。這為採取大地震應急對策,進行抗震救災爭取了寶貴的時間。

第三,由於數字化地震記錄中包含了更豐富的關於地震震源和地球介質的信息,而且地震記錄便於用計算機處理,因此,數字地震記錄特別適用於對地震震源和地球內部結構的研究。例如,以往用傳統的震級來描述地震的大小,而當地震太大時,用地震記錄得到的傳統的震級(如通常所說的裡氏震級)卻大不上去,即出現所謂震級「飽和」現象。而用數字地震記錄進行分析處理,得到所謂「矩震級」,便可以更準確地描述地震的大小。例如著名的1960年智利大地震,原來定的所謂裡氏震級是8.5級而採用「矩震級」得到的是9.2級。利用對數字地震記錄的分析,可以清楚地推斷出大地震發生的瞬間在地震震源處發生的破裂過程。

總之,數字地震觀測是當今世界進入數字時代在地震監測方面的具體表現,因此可以說是世界發展潮流。
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