地震预警是一种有效的防震减灾新手段,其中利用P波初始信息估算震级是地震预警技术研究中的一个热点。目前,不同的地震预警震级估算方法普遍存在结果离散较大,且存在大震低估、小震高估的问题。在地震预警系统中,震级估算技术环节不仅涉及到基于记录初始段的震级估计方法,还涉及一个地震学热点问题:地震的大小能否由震源初始破裂释放的有限能量和台站获取的有限长度的记录信息来确定。针对上述亟待解决的问题,本文论述P波初动包含的信息与中、小地震震源参数的理论关系,分析总结地震预警震级估算的常用方法,研究不同地区中、强地震强震记录初始信息存在的差异特征,提出预警震级估算的新参数和新方法,推荐一种更加注重实效性和准确性的震级估算方法。本文的主要内容包括:(1)基于震源位错模型为圆盘型的中、小地震的远场P波位移初动理论,应用实际地震记录,探讨P波初动位移场与地震大小的关系,指出地震P波初动位移幅值和初动半周期与震源半径和波速等震源参数的存在定量关系。总结分析现阶段国内外常用的地震预警震级参数计算方法和各种方法的特点,然后针对所有方法分别从大震“饱和”的现象和离散程度等方面分析不同预警震级参数在实际应用中表现出来的可靠性差异。(2)研究不同地区、不同地震事件的强震记录P波初始段信息存在的差异:首先,讨论汶川主余震序列不同地震事件初动波形的特征,确定中强地震初动的半周期参数与地震震级的相关性;其次,考虑衰减关系的影响,研究在P波震相到S波震相时间范围内,位移峰值随时间窗长逐渐增大的变化特征,以及不同震级之间位移峰值曲线出现的规律性特点;最后,研究特征周期参数在P-S波时间范围内随时间窗逐渐增大的变化规律。另外,对不同大小的地震初始破裂的信息存在差异的现象进行了研究。除此之外,对初动半周期、特征周期与震源尺度之间的关系进行了讨论。(3)研究P波初动位移峰值曲线初始斜率,并对其物理意义进行解释;提出利用P波初动上升斜率参数Sir实时估算地震预警震级的方法,通过对选取的一定震级、震中距范围内的地表和井下强震动记录研究斜率参数Sir实时估算震级的应用效果进行了验证,并与实时估算震级的Pd等方法进行对比;最后在震级估算中对斜率Sir参数的稳定性和时效性进行了探讨。