第三章 資料處理
3.2 資料選取與統計
微地動、P 波與表面波所涵蓋之頻率範圍,依照規模大小之不同 而有所不同,如圖 3.1 所示:
圖 3.1、微地動、P 波與表面波所涵蓋的主要頻率範圍
(資料來源:Waves, Seismometers, and Seismograms, 2017)
測站紀錄資料處理的方式分為以下步驟:
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1. 去除三分量紀錄異常的測站,對所有測站原始三分量紀錄,進行 總量之計算,並以垂直向來決定 P 波質點運動之正負值,求出 P 波質點運動方向之加速度函數。測站紀錄不良的例子如圖 3.2 至 圖 3.5 所示,收錄良好的波形圖如圖 3.6 所示:
圖 3.2、收錄不良之 TCU101 三分量與總向量波形圖,初達 P 波波相不明顯
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圖 3.3、收錄不良的 CHY062 三分量與總向量波形圖,僅收錄到 S 波之後記錄
圖 3.4、收錄不良的 HWA053 三分量與總向量波形圖,單一分量無記錄
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圖 3.5、收錄不良的 TTN009 三分量與總向量波形圖,無 P 波到達前時間段
圖 3.6、收錄良好 TCU067 三分量與總向量波形圖,有明顯 P 波到達相位
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2. 針對有 P 波相位到達前後之加速度函數之紀錄,進行所有測站等 頻率、等頻寬之複數解載;本研究從中央頻率 ω0=4Hz 開始,每 隔 0.5Hz 取其中央頻率 ω0,則中央頻率 ω0= 4.0、4.5、5.0……、
10.0Hz,取樣至 ω0=10Hz 為止;頻寬為 2Δω=0.5Hz,獲得各個中 央頻率函數隨時間的變化值。
3. 對單一測站之複數解載,調整至 P 波到達測站時刻為 0.0 秒,在 10.24 秒內,代入陳(1993)對於台灣地區推算之三維 Qp 值模型,
進行 P 波振幅解算,由測站一定範圍內各頻率之時間函數,求得 各測站在各頻率之時間波形函數,即在震源時的 CMD,換句話 說即是求得各頻率時間函數,在震源時所對應之振幅 A(f,t)。
4. 將單一測站所有頻率進行疊加,可求得單一測站 P 波到達後 10.24 秒內之震源加速度函數 A(t)。將所有測站疊加後之波峰值 進行對齊,計算平均化震源加速度函數。為了平均化同一分區場 址與儀器效應之影響;需去除與平均值距離大於兩個個標準差之 離群值(outlier,異常值、極端值、偏離值)之異常振幅去除,再 次將剩下的振幅進行平均,重新計算平均值,以求得更穩定之平 均值;經多次去除處理,可獲得各個分區所對應之穩定振幅平均 (robust mean)A(f,t)。
5. 針對 4-10Hz 範圍內之 Qp 值,當作不隨頻率變動之常數進行解算
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(張,2004),以去除路徑效應;由於地震儀對於不同頻率之地 震波振幅及相位之影響有所不同,還原成震源函數時要將振幅大 小以及相位上下相反也考慮進去(梁,2016);將頻率範圍內的 加速度函數疊加後,從到達測站當作時間 0.0 秒解算時,其加速 度波形會隨機地往上或往下振動,並在函數時間範圍內產生相對 極值。為了將儀器效應、場址效應與剩餘路徑效應在同一分區內 平均化,解算震源加速度時間函數之後,將每個測站解算結果之 第一個峰值相互疊合,將此峰值當作相對極值,繪出上凸或下凹 之曲線函數,作為計算震源加速度平均函數的方式。
6. 將所有測站以分區為一組,計算平均震源加速度函數過後,計算 其他有收到紀錄的分區,將同樣一個地震事件震源加速度函數會 出,進行比較。而後再選規模大於六以上,較接近原集集地震震 央之地震事件,處理第二個事件進比較。