由于缺少海域强震动观测记录，陆域地震动常被用于海洋工程地震反应分析。因为海域与陆域地震动特性差异显著，不恰当的地震动输入可能导致结构抗震性能评估偏差，进而影响抗震设计。因此，更深入理解海域地震动特性是保障海洋工程地震安全性的关键科学问题。目前，谱比法被广泛应用于海域场地特性、地壳速度结构和海域地震动预测模型等研究。但是，该方法在海域的适用性尚无系统讨论，相关研究将改善和提升对海域地震动特性的认识。
中国地震局地球物理研究所傅磊副研究员等采用日本相模湾19个近岸和6个海底观测台站的强震动记录，采用考虑一阶场地校正的广义线性反演技术（GIT）获得了浅源地壳地震、俯冲带板间/板内地震的应力降，区域品质因子及海底观测台站的场地放大系数（图1）。通过与谱比法（SR）的结果比较，揭示了SR在海底场地的适用性及失效机制。得到以下主要科学认识：（1）在相模湾地区，浅源地壳地震、俯冲带板间地震和俯冲带板内地震的平均应力降分别为3.6、6.6和7.0 MPa，并且随着震源深度的增加明显增加；（2）海域场地地震反应特性与地形参数密切相关，提出了局部地形梯度（LSG）表征场地地形特性，初步设定当LSG<1时为平坦地形台，当LSG>1时为陡峭地形台；（3）SR只适用于评估海底自由场地（如图2中KNG205）的场地卓越频率，因为地形效应对海底自由场地的影响可忽略；（4）对于非自由场地条件，受沉积层厚度、地形效应及海水压力共同影响，SR得到的平坦地形台和陡峭地形台的场地卓越频率分别向低频和高频偏移。
研究结果表明，在弱震作用下，本文采用的GIT方法可合理估计海域场地放大系数，SR在海域环境中适用性较差，通过SR得到的海域地震动特性认识应被仔细修正。本项研究成果揭示了被广泛应用于海域地震动特性、海域地壳速度结构、海域地震动预测模型、海洋工程抗震性能分析等研究工作中的谱比法的适用性及失效机制，为进一步开展海域地震动相关研究工作提供了新方法，阐明了新认识，提出了新思路。进而，为更好地开展海域地震区划、海域地震观测、海洋工程场地地震反应分析，海洋工程抗震减灾设防地震动输入等重点工作及重大任务提供了重要理论和方法基础。
研究成果2024年发表于学术期刊《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》（Fu, L., Su, C., **, L., Liu, X., & Li, X. (2024). Seismic response characteristics of offshore sites in the Sagami Bay, Japan—Part I: Comparison of spectral inversion and ratio under weak motions. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 185, 108909.），受国家自然科学基金面上项目（52378541、51878626）及国家自然科学基金重大项目（52192675）共同资助。
【作者简介】
傅磊，男，副研究员，主要从事工程地震学研究工作，具体包括强地震动特性、强地震动模拟、地震动预测模型、强地面运动观测及科学人工智能在相关领域的应用等。
图1（a）本文选用地震/台站分布，（b）不同地震类型应力降，及（c）区域品质因子
图2海底台站GIT和SR得到的场地放大系数比较
