一场地震发生后，我们常常会看到这样的消息：“某年某月某日，某地（北纬××度、东经××度）发生5.6级地震，震源深度12千米。”震源藏在看不见的地下深处，这些数字是怎么被科学家算出来的？地震发生在哪里、规模有多大、各地晃动有多强——答案，就藏在分布在各地的地震台站记录的一条条波形里。

一、一条地震消息，包含哪些科学信息？

地震信息中的“发震时刻”，是地下破裂开始的估计时间；“震中”是破裂起始位置在地表的垂直投影，通常用经纬度表示；“震源深度”表示破裂起始点距离地表有多深；“震级”则用来描述地震本身的规模。

这些概念与“地震烈度”不能混为一谈：同一次地震通常有一个最终采用的震级，但不同地点的震动强弱和受影响程度可能相差很大。震中也不一定就是震动最强的地方。科学家必须依靠地震观测数据，分别测定和分析这些信息。

二、震中在哪里？多台地震仪一起“找答案”

地震发生时，断层快速破裂产生地震波。地震波主要有两类：P波（纵波）像弹簧一样，沿传播方向把岩石挤压、拉伸着向前传，跑得较快，总是最先到达台站；S波（横波）则让岩石发生横向的错动，跑得较慢，总是随后才到。P和S这两个字母，正是英文"第一"（Primary）和"第二"（Secondary）的首字母。两类波到达同一台站的时间往往不同；同一类波到达不同台站的时刻，也存在差异。

图1   多个台站的P波、S波到时记录为震源定位提供线索（模拟示意图）

如果把台站比作分布在各地的“听音器”，它们记录的到达时间，就像寻找声音来源的线索。科学家把多个台站的波形放到统一时间轴上，识别P波、S波的到达时刻，再结合地下地震波速度模型，估算破裂开始的位置与时间。

计算机并不是简单地在地图上画几个圆找交点，而是先假设一个震源位置，预测地震波到达各台站的时间，再与实际记录比较，反复调整，使差异尽可能小。分析人员还要检查个别台站是否存在噪声干扰、震相识别错误或时间偏差。台站分布、计时准确性和地下速度模型，都会影响定位结果。

三、为什么还要计算震源深度？

地图上的震中只是地表位置，真正的破裂起始点位于地下。例如，两次地震的震中可能相近，但一次起始于地下5千米，另一次起始于80千米，地震波的传播路径与各地观测结果就可能不同。

要确定地下三维位置，科学家既要分析水平位置，也要估算深度。若附近台站少、观测波形不清晰，深度往往更难测准；在合适条件下，科学家还能借助一些在地面“反弹”过一次的特殊地震波（深度震相），进一步判断震源深度。需要记住：震源深度描述的是破裂的起始位置，并不代表较大地震在整条断层上只在一个点上破裂，地震越大破裂面越广。

图2   震源起始点、震中与震源深度的位置关系（概念示意图，非实际比例）

四、波形幅度越大，震级就越大吗？

不能只看某一台地震仪记录到的波形幅度。距离震源较近的台站，记录的振幅可能比较大；远处台站记录的振幅则可能更小。地下岩石、传播路径和场地条件也会改变波形。因此，震级测定需要使用规定的震级标度，并对距离、仪器等因素进行适当校正。

常见的地方性震级（ML，也就是新闻里常说的“里氏震级”）与经过规定处理的波形振幅有关；描述较大地震时，经常使用矩震级（Mw），它建立在地震矩的概念上，关联断层破裂面积、平均滑动量和岩石性质。不同方法有各自适用范围，初期震级也可能随着观测资料增加而修订。

震级是对数标度。采用常见近似关系，震级每相差一级，地震释放的能量约相差32倍。但这不意味着所有地点的地面振动幅度也都固定相差32倍。

五、同一次地震，为什么各地“晃得有轻有重”？

震级反映整场地震的规模，不能直接说明一栋楼或一条街道的震动强弱。强震动观测仪器会记录地面加速度等运动信息。常用指标包括峰值地面加速度（PGA）和峰值地面速度（PGV），分别反映加速度、速度记录中的峰值，两者不能互相代替。

地震烈度则反映特定地点的震动影响程度，需要按照相应标准，结合仪器数据与其他证据评定。我国的《中国地震烈度表》将烈度划分为Ⅰ至Ⅻ度，评定时不能把一个加速度数值直接等同于某级烈度。同一次地震中，不同地点受到的震动还与断层破裂过程、传播路径、土层和地形有关，强震动区域未必围绕震中呈规则的同心圆。

图3  同一假设地震在三个地点的峰值加速度可能不同（模拟示意图）

六、从一条波形，到一份可靠的地震报告

一份地震参数并不是计算机“按一下按钮”就能得到。典型工作包括：收集带有准确时间和仪器信息的波形；检查噪声与异常数据；识别有效震相；联合计算位置、深度和震级；分析不同地点的地面运动。数据质量检查贯穿全过程。

对于没有安装仪器的地点，科学家还可以结合已有强震动记录、地震动模型与场地资料，估计区域震动分布。但模型估计并不等于每处都有实测数据，更不能代替震后现场调查。

地震发生初期，台站资料有限，公布的参数可能是初步结果。随着更多有效记录到来，震级、震中和深度会进一步修订。用于快速业务的参数计算与震后精细分析各有侧重：前者重视时效，后者可以综合更多资料。真正的“精准”，不是保留更多小数位，而是说明计算依据、误差和不确定性。

图4   从原始观测到震源定位、震级和地震动分析的工作链

结语：让每一个数字，都有观测做依据

地震台网记录地面的真实运动，科学家借助波形、物理规律和数学模型，将其转换为可靠的地震信息。这些数据不仅有助于认识地震活动，也为震后应急研判、长期防灾研究和地震预警业务提供基础支撑。

作者：徐泰然，中国地震台网中心，高级工程师

编辑：周丹，中国地震学会

审核：席楠，中国地震台网中心，正高级工程师

内容来自：中国地震学会

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