非火山長微震偵測方法

由於長微震訊號有別於典型地震訊號，在缺乏明顯體波波相及振幅微弱的情況下，

藉由人工辨識相對耗時且困難，因此近年來許多基於數位訊號處理方法所建置的偵測方 式陸續被提出。以下就不同偵測方法整理如下：

2.2.1 Suda et al. (2009)

由Suda et al. (2009)所提出。他們使用即時(real-time)連續紀錄資料之垂直分量包絡 線(envelope)來進行偵測。偵測方法共包含兩步驟，第一步驟藉由統計方法檢驗是否有 地震或長微震事件發生；第二步驟則著重於訊號振幅的分析以排除與一般地震相關的訊 號︰

步驟一︰

此階段有兩個虛無假說（null hypothesis），第一個為『給定之兩包絡線函數彼此間 無相關性』，檢驗的資料為包絡線函數的最大相關係數。他們首先藉由拔靴法（boot-strap method）計算兩包絡線函數之間具相關性的機率值（p 值），一旦 p 值小於 0.01 即判定 振幅/長時間平均振幅（maximum short-time average /long-time average, STA/LTA）並求

取多測站的平均值。計算STA/LTA 時所使用的視窗長度分別為 3 秒以及 5 秒。若測站 平均最大振幅大於200 nm/s 或是平均 STA/LTA 大於 3，則視為地震事件。此外，為排 除地震尾波造成的誤判，若偵測到的事件發生在地震事件後，且所收到的測站平均振幅 最大值大於地震前振幅的兩倍，則會被視為是地震的尾波而被排除。

2.2.2 Nadeau and Guilhem (2009)

由Nadeau and Guilhem (2009)所提出，偵測的方式包含兩個步驟，第一個步驟以事 件的持續時間作為偵測門檻值；第二個步驟為目視排除非長微震事件︰

步驟一︰

首先他們逐日估計包絡線函數的背景雜訊值，估計方式為︰取多日(>28 天) 包絡線 函數振幅中位數，作為背景值。接著將每日的包絡線函數與背景雜訊相除，得到訊噪比 函數。最後再求取所有測站訊噪比中位數值，得到總和包絡線函數(summary envelope function)。一旦總和包絡線函數中，振幅大於或等於特定門檻值的持續時間大於三分鐘，

則判定為可能的長微震事件。

步驟二︰

透過目視濾波後之各測站波形，將錯誤偵測剔除。此階段共約剔除7.6%的事件。

2.2.3 Kao et al. (2007)

由Kao et al. (2007)所提出，亦稱為 SSA(source-scanning algorithm)法。他們使用的 偵測方法為計算(1)振幅移動平均(moving average, MA)以及(2)閃爍指數(scintillation index，SI)，接著再對計算結果進行分類，區分地震、雜訊、以及長微震訊號。茲就文 章中的重要公式列舉說明如下︰

1. 移動平均(MA)計算：

移動平均計算之目的為︰使訊號平滑化，讓資料的趨勢更加明顯。其計算方式為︰

在每一給定的視窗中，計算所有資料點的絕對振幅平均值，並將所得的數值指定至該時

3. 閃爍指數比(scintillation index ratio , SIR)︰

閃爍指數比為最大SI 值與平均 SI 函數的比值，其公式如 2.2.3 式與 2.2.4 式所示。

號所對應到的SIR 值約介於 1.2-2.2 之間，μMA值介於0.55-1.25 之間(圖 2.2.1)。

圖2.2.1，SSA 法之訊號邏輯樹。典型的長微震訊號 SIR 值介於 1.2-2.2 之間，μMA 介 於0.55-1.25 之間，本圖取自 Kao et al. (2007)。

2.2.4 Wech et al. (2008)

由Wech et al. (2008)所提出，稱為 WECC 法。他們利用近即時(near-realtime)連續資 料之垂直分量來進行偵測。偵測方法有二步驟。在第一步驟中不判斷訊號是否為長微震，

僅進行定位；第二步驟再針對定位結果進行判斷以決定是否為長微震事件。

步驟一︰

以五分鐘視窗，移動2.5 分鐘計算各測站間包絡線函數的相關係數值，並假設波傳 速度為S 波波速進行 3-D 網格搜尋。此方法詳述於 3.5 節。

步驟二︰

一旦在一天內有兩個以上的事件被定位在0.1 x 0.1 度的空間範圍內，即被定義為長 微震事件。

2.2.5 Walter et al. (2011)

decimate 1 Hz

Wech and Creager (2008)

表2.2.2 偵測方法參數比較

Nadeau and Guilhem