[发明专利]基于地震波分解提取前兆信息的地震预测时域分析方法

权利要求书

1.一种基于地震波分解提取前兆信息的地震预测时域分析方法，其特征在于，所述基于地震波分解提取前兆信息的地震预测时域分析方法包括：

使用非线性自回归整合过程对地震波在地壳介质中传播进行动力学建模以及通过模型参数分解地震波技术，提取先于应变的地壳应力和岩石摩擦力的初期变化信息，来预测未来地震的时间、地点和强度；

再基于该地震动力学模型的参数分解地震波技术，使用地震期全程数据对建立的动力学模型参数估计，获得反映该地震从开始的发育、中间的演化、直到结束的全过程的动力学参数时序列。

2.如权利要求1所述基于地震波分解提取前兆信息的地震预测时域分析方法，其特征在于，所述基于地震波分解提取前兆信息的地震预测时域分析方法具体包括以下步骤：

步骤一，使用地震仪测得的数据，对数据进行缩小化处理、数据排序得地震时序列；

步骤二，改写地震动力学模型；

步骤三，对改写的地震动力学模型使用地震时序列做最小二乘法估计，获得地震动力学参数估计值集；

步骤四，使用过去地震初期数据确定地震预报阈值；

步骤五，使用当期地震初期的时序列数据，基于地震动力学参数集估计方法计算地震预测值；

步骤六，对比地震预报阈值与地震预测值，当地震预测值大于或等于地震预报阈值时，进行地震预报并输出地震震级参考值。

3.如权利要求2所述基于地震波分解提取前兆信息的地震预测时域分析方法，其特征在于，步骤一中，所述使用地震仪测得的数据，对数据进行缩小化处理、数据排序得地震时序列具体包括：

使用地震仪测得的数据{X_t|t＝1，...，T}，按作缩小化处理，再将数据Y_t按时间先后顺序等分为n个时期或n个时间序列在t_i＝(i-1)m+q，q＝1，...，m作为i＝1，...，n(n是T/m的最大整数)地震时序列

进一步，步骤二中，所述地震动力学模型具体包括：

将地壳或上地幔某区域受到邻近区域释放的地震能量视为外力；地震前夕该区域的静态摩擦、地震发生后运动的岩石间滑动·滚动·流体摩擦之和被视为岩石摩擦阻力，根据虎克定律摩擦阻力将地震近似为一个线性摩擦力；将该区域累积受到由地震波产生的压缩、拉伸、剪力和约束应力和视为一个驱使地壳在新位置上达到平衡的非线性地壳应力；

则地震波在介质中传播可以特定为：

上式即为地震动力学模型，可反映地震波沿南北，东西，上下方向的传播；

其中：

j是区域指标，j＝0，1,…,p表示从震源到区域p；

t是时间指标，t＝1，2,…,T表示地震仪测到的时序列从1开始到T结束；

Y_t，j是时间t第j区域的地震波的位移；反映该区域对来自前一个区域的地震波Y_t，j-1的刺激产生的响应，初始值Y_t，0＝ε_t、Y_-1，j＝Y_0，j＝0；

ε_t反映时间t从震源投射出的地震能量辐射；加速度仪的记录值即为εt的值；

Y_t，j-1＝ε_t；

σ_j是地震能量辐射指标，作为第j区域的地震能量辐射标准差反映了该区域受到的能量辐射强度；

α_j是岩石摩擦系数，该值的突然变化反映第j区域的岩石静态摩擦、滚动或滑动摩擦的突然变化，它的突然增大到减小暗示第j区域的地壳可能经历了突然断裂或破裂；

β_j是地壳应力系数，该值的急剧增大表明第j区域的地壳受到极大的应力，它的突然减小反映大量地震能量的释放，或者暗示第j区域有发生岩石断裂或破裂的可能；

γ_j＝β_j/(4-2α_j)是地壳稳定性系数、反映第j区域的地壳重新回到平衡的能力。当0＜γ_j＜1，表示第j区域处于稳定不动点；

η_2j＝σ_j/β_j既是地震波幅指标、也是分形指标。通常、大的指标值反映第j区域具有高幅的地震波，小的指标值反映第j区域具有强的长期相关性的地震波；

κ_2j是时间延迟指标，表示第j区域地壳应力响应上的时间延迟；

上述参数构成地震动力学参数集，记为Ω＝{σ_j，α_j，β_j，γ_j，η_2j，κ_2j}其中j＝1，2，...，p代表p个区域；对于给定的一个区域，地震动力学参数集记为Ω＝{σ，α，β，γ，η₂，κ₂}。