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地震動衰減關系是地震災害研究和評估建筑結構可能遭受地震作用的一個重要工具。基于日本大型海底觀測臺網S-net的海域水平向地震動記錄，應用隨機效應模型和回歸分析構建了日本海溝地區的水平向海域板內地震動預測模型，對比了海域和陸地板內地震動預測模型在反應譜和衰減率上的差異。

通過數據篩選、基線修正和濾波建立了海域板內地震動數據庫（見圖1），利用隨機效應模型進行回歸分析和參數平滑，建立了海域水平向板內地震動預測模型。通過部分非遍歷假設分析了該區域的單臺標準差，對比了該模型在給定條件下的預測反應譜并與日本陸地預測模型的差異，本文主要結論如下：

（1）建立了海域水平向板內預測模型，考慮了震源的深度項、震級的一次項；通過幾何衰減項中考慮大震近場的飽和效應，在中遠場復雜路徑的影響，考慮中遠場幾何衰減率的修正系數項；按照埋設和未埋設考慮埋置方式的影響，并利用水深和沉積層厚度表征場地效應。在海域場地效應模型中，未埋設臺站的場地放大在整個周期段都顯著高于埋設臺站，這一結果表明臺站的埋設方式對于海域地震動的場地效應影響很大，按照臺站埋設方式對海底臺站進行區分是必要的。

（2）單臺標準差的計算結果表明（見圖2），本研究區域的部分非遍歷假設較遍歷性假設的標準差減少了10% - 20%。事件修正后的單臺標準差φss值范圍在0.36-0.47，整體低于大部分陸地地區研究結果（0.4-0.5），表明海域地區的傳播介質引起的地震動不確定性相比于陸地區域更小，海域區域性差異沒有陸地顯著。

（3）海域和陸地板內模型的對比結果表明，臺站的埋設方式的影響很大，未埋設臺站的反應譜值在整個周期段都遠大于埋設臺站的反應譜值（見圖3和4）。短周期段，海域模型的衰減率更慢，長周期段時相接近；海域地震動的反應譜峰值位置明顯后移；在長周期段，海域埋設和未埋設臺站的反應譜值都顯著大于陸域4類場地下的譜值，表明海域地震動的長周期分量異常豐富。

該成果發表在國際權威期刊《Earthquake Spectra》（Jingyang Tan, Jinjun Hu*. Horizontal ground-motion model for subduction slab earthquakes using offshore ground motions in the Japan Trench area. Earthquake Spectra. 2024;0(0). doi:10.1177/87552930241237546）。

圖1 日本海溝地區海域板內地震動數據分布圖

圖2 本研究海域板內地震動的標準差分布圖

圖3 日本海溝海域和日本陸域地震動模型震源項比較

圖4 本研究中海底臺站埋設和未埋設對反應譜值影響對比