地震前卫星红外异常特征分析

通过对1999年以来发生在中国的几个强地震前的卫星热红外异常分析,得出认识:地震前增温异常具有时间上的突发性、形态上的孤立性、分布上的局限性、异常昼夜对比具有稳定性、异常位置具有迁移性和演变规律具有阶段性;不同构造区强地震前的卫星红外异常分布不同,沿海平原区表现为大范围的面状分布,而山区则以带状延伸为主;在强烈活动的断裂带,异常分布表现为与构造的密切相关性,断裂带内外亮温差分析法定量分析红外增温与活动断裂的时空关系,是提取震前增温异常的有效方法.活动断裂是红外异常反应的最敏感地带.在断裂变形的不同阶段,断裂带内外的卫星红外亮温关系是有差异的.在断裂活动的正常时期,断裂带内外亮温差在某一范围内波动,而在断裂活动的异常时期,断裂带内外亮温差变化到一个新的水平,断裂带内的增温将大于断裂带外的增温.2001年昆仑山8.1级地震和2000年云南姚安6.5级地震都是如此.利用发震断裂带内外亮温的相对变化提取异常信息,在大多数情况下可以消除地形和云层的影响.     

汶川8.0级和仲巴6.8级地震中波红外热辐射异常

本文以静止卫星中波红外亮温为数据源,应用小波变换和计算功率谱方法对汶川8.0级地震和仲巴6.8级地震进行了分析研究。结果表明,这两次地震震前均出现了明显的短临热异常现象。这与长波辐射通量和热红外亮温资料的研究结果基本一致。在时间演化过程中热异常现象在震前存在一次明显的变化,这种变化有短临预测意义。地震前后热异常分布可能反映了区域应力集中和调整变化,根据异常的演化方向和异常消失区域可以估计发震的可能区域范围。     

川滇块体中强震前热红外辐射异常研究

中强震频发的川滇块体是研究地震前兆信息的热点地区,中强震前存在热辐射异常已被很多震例证实,有必要对川滇块体中强震前的热辐射异常进行系统研究总结,为该地区热辐射的研究应用提供一定的参考。本文以多年MODIS/Terra卫星热红外亮温数据为基础,对2004年4月至2014年8月川滇块体5级以上地震前的热红外亮温低频信息进行了分析。结果表明:(1)川滇块体M≤6.1级的地震震前观测不到大范围的显著热辐射增强异常,这可为该地区大范围显著热辐射增强异常出现后地震震级预测提供一定的参考依据;(2)2014年8月3日鲁甸M6.5级地震前川滇块体存在大面积显著热辐射增强异常,这类异常对该地区6.5级左右的地震具有短期指示意义。     

地震活动性热红外异常提取方法研究

热红外遥感以其大视野、高精度和短周期等诸多优势以及对某些强震红外异常的良好反映,成为监测断裂活动性及地震短临前兆的很有前途的观测技术。热红外异常与地震关系的研究也受到国内外地震学者的广泛关注。但由于地表热红外辐射受云层、地形地貌、地物类型和气象等诸多非震因素的影响,因此,如何从复杂的红外遥感数据中提取出与地震活动有关的热异常一直是这项研究中的瓶颈问题。在对若干震例和地震活动区的热红外影像进行长期分析研究的基础上,对这一问题进行了探讨,同时提出了一些实用化的异常识别与提取方法,并对其可行性进行了分析。认为地震红外异常是地表亮温的相对变化,判别地震异常时,至少需利用两年以上的卫星资料,从不同的时空尺度上加以综合对比分析,仅靠震前震后一定时段的卫星资料不足以排除所有非震因素的影响。     

尼泊尔8.1级地震卫星热红外异常解析

针对2015年4月25日尼泊尔8.1级地震前后在震中区附近出现的大范围热红外异常,以中国静止卫星FY-2C/E亮温资料为数据源,采用功率谱相对变化法进行数据处理和资料分析,结果表明:震前热异常具有显著的时空特征,异常范围呈不规则带状分布,且随时间推移逐渐扩大,至震时异常面积趋于峰值,震中始终位于异常区域的边缘部位,震后异常快速收缩减弱,直至完全消失。该次热异常变化表现为初步显现、加速发展至逐步衰减的过程,持续时间在45天以上,特征周期为16天,相对变化幅度达12倍多。通过相似震例对比研究发现,该次地震与汶川大地震的热红外时空演化特征存在一定共性,主要体现在热异常的演化过程、异常形态、发震时刻及震中位置与异常区域的关系上,仅特征周期和特征幅值有所不同,应与各区域应力变化、气候因素及特殊的地质环境相关。这些认识对热异常与地震三要素的关系判定有一定启示作用,对地震热红外监测预报工作具有重要意义。     

应用MODIS卫星遥感资料进行地震预测的初步研究

利用MODIS卫星遥感资料的亮温异常变化信息应用于地震预测研究,虽然目前还处于探索研究阶段,但根据该资料在台湾地区几次中强地震前的异常信息分析认为,其亮温异常信息可作为台湾地区中强地震前的一种较可靠、有效的短临预测方法。其基本原理是构造块体在破裂或错动前,因地壳岩石受挤压时应力应变的增强而引起了震源区及其周边区域的异常增温现象。     

卫星热红外异常——四川汶川Ms8.0级大地震的短临震兆

利用我国FY-2C红外一波段（10.3~11.3 μm）的卫星遥感图像,通过解译和研究,发现在5.12汶川大地震之前,就出现了明显、孤立的卫星热红外异常现象。其异常现象的特征具体表现为：①、震兆出现早：即在2008年3月18日（震前55天）,就开始出现了热红外异常;②、异常阶段多且复杂：汶川地震前的卫星热红外异常,可分5个阶段,而且热红外异常的展演各有不同。这在众多的卫星热红外地震研究案例中,可能是迄今为止异常阶段最多的一次;③、单个阶段的持续时间长：最长达13天;④、如此沿龙门山地震断裂带分布的明显的地热增温异常现象,可能在卫星热红外地震研究案例中是首次发现。这对研究发震特点、余震走向具有重要指示和启示意义。 本项研究的结果再一次证明：作为地震短临震兆,在地震（特别是≥Ms5.0）前必然出现热红外异常现象的实践性和规律性。利用卫星热红外异常现象进行地震短临预测研究是最有效和最有可能突破地震预测科学问题的途径和方法之一。     

中国近海海域卫星热红外亮温增温异常探讨

在大量风云静止气象卫星热红外观测资料的基础上,对比总结了中国近海海域卫星热红外亮温增温异常的特征,分析了热红外亮温异常与海底常规油气及天然气水合物藏之间的关系,探讨了中国近海海域卫星热红外增温异常的机制,指出了中国近海海域天然气水合物的可能赋存区。根据地球排气理论及卫星热红外亮温增温异常与海底烃类聚集体、油气盆地或潜在天然气水合物藏、断裂构造、地震活动等之间的关系,中国近海临震前卫星热红外增温异常的原因可能与临震前地球排气作用导致的油气渗漏和（或）海底天然气水合物分解后扩散有关。中国近海海域的西沙海槽、东沙群岛岛坡、笔架南盆地、北吕宋海槽、南沙海槽、冲绳海槽中南部至西南部等是天然气水合物的可能赋存区。     

用sPn震相测定1999年9月21日台湾集集地震震源深度

本文采用双层地壳结构的sPn-Pn时差方程,结合华南地区地壳速度模型,得出测算震源深度的方程;根据sPn震相的运动学和动力学特征,利用台网的优势,多台记录对比,正确识别sPn震相,依此测算1999年9月21日台湾集集地震的震源深度。     

天水地震核心区的确定及其特征和意义

根据天水区域构造、高分辨地震折射剖面、大地电磁测深剖面、S波速度结构剖面及新生代火山岩等资料,探讨了天水地区的壳幔结构特征,认为天水地区存在一个大型地幔热隆,进而分析了该区孕震、发震的条件,建立了该区三层次地震构造模式。结合该区历史地震的情况和分布规律,提出天水地震核心区的新概念。地震核心区是根据地震形成机理、地震控制因素的相互关系、历史地震分布规律而圈定出的有研究意义和需要重点监测和预测的地区。该地震核心区确定的依据包括位于两组或多组构造的交点、深部存在地幔热隆、具备孕震和发震的条件和区内发生过历史强震并呈放射状4个要素。核心区边界是在综合地幔热隆规模、形态以及两组构造的宽度、强度的基础上,参考历史地震的分布而圈定的。天水地震核心区的提出是多学科联合科研攻关的实例。天水地震核心区是研究地震形成机理和分布规律的理想基地,同时也是我国地震监测预测工作的重点地区。     

云南地区水温异常与地震关系

云南地区地震频发, 水温观测点分布也最集中, 为研究水温异常与地震的关系提供了便利条件.通过收集已经公开发表关于该区域"十五"之前的水温异常与地震的对应关系的文章, 较系统地研究了水温异常持续时间、异常空间位置与地震之间的关系.结果表明: 水温异常主要是地震短临异常, 强震前也存在水温中期趋势异常; 一般情况下, 地震震级越大, 异常范围越广, 发震地点通常出现在水温异常集中的区域.      

Satellite Thermal Infrared Earthquake Precursor to the Wenchuan Ms 8.0 Earthquake in Sichuan,China, and its Analysis on Geo‐dynamics

Abstract: Based on an interpretation and study of the satellite remote-sensing images of FY-2C thermal infrared 1st wave band (10.3–11.3 μm) designed in China, the authors found that there existed obvious and isolated satellite thermal infrared anomalies before the 5.12 Wenchuan Ms 8.0 Earthquake. These anomalies had the following characteristics: (1) The precursor appeared rather early: on March 18, 2008, i.e., 55 days before the earthquake, thermal infrared anomalies began to occur; (2) The anomalies experienced quite many and complex evolutionary stages: the satellite thermal infrared anomalies might be divided into five stages, whose manifestations were somewhat different from each other. The existence of so many anomaly stages was probably observed for the first time in numerous cases of satellite thermal infrared research on earthquakes; (3) Each stage lasted quite a long time, with the longest one spanning 13 days; (4) An evident geothermal anomaly gradient was distributed along the Longmen seismic fracture zone, and such a phenomenon might also be discovered for the first time in satellite thermal infrared earthquake research. This discovery is therefore of great guiding and instructive significance in the study of the earthquake occurrence itself and the trend of the post-earthquake phenomena.     

Satellite Thermal Infrared Earthquake Precursor to the Wenchuan Ms 8.0 Earthquake in Sichuan, China, and its Analysis on Geo-dynamics

Based on an interpretation and study of the satellite remote-sensing images of FY-2C thermal infrared 1st wave band (10.3-11.3 μm) designed in China, the authors found that there existed obvious and isolated satellite thermal infrared anomalies before the 5.12 Wenchuan Ms 8.0 Earthquake. These anomalies had the following characteristics: (1) The precursor appeared rather early: on March 18, 2008, I.e., 55 days before the earthquake, thermal infrared anomalies began to occur; (2) The anomalies experienced quite many and complex evolutionary stages: the satellite thermal infrared anomalies might be divided into five stages, whose manifestations were somewhat different from each other. The existence of so many anomaly stages was probably observed for the first time in numerous cases of satellite thermal infrared research on earthquakes; (3) Each stage lasted quite a long time, with the longest one spanning 13 days; (4) An evident geothermal anomaly gradient was distributed along the Longmen seismic fracture zone, and such a phenomenon might also be discovered for the first time in satellite thermal infrared earthquake research. This discovery is therefore of great guiding and instructive significance in the study of the earthquake occurrence itself and the trend of the post-earthquake phenomena.     

大地震临震预测的研究进展

短临地震预报尤其是临震预报 ,是当今国内外公认的世界性科学难点。文章综述了中国科学家从多学科交叉和内外因耦合的科学途径 ,已在大地震临震信号方面获得了次声波异常、地应力突跳、虎皮鹦鹉跳跃异常、地电和地磁异常、卫星红外异常、重力高频脉冲等临震预测的手段。笔者通过典型分析和普查对比各种地球物理因子和各种天文因子可能影响的整体研究 ,找到了大地震临震的主要触发因子———以月亮为主的非经典引潮力共振的异常叠加。在此基础上 ,采取内外因耦合的途径和方法 ,在 6a多来联合进行的临震预测内部试验表明 ,地震三要素均基本正确的成功率已达40 %。最后 ,还对临震预报问题提出了一些看法。     

Process Analysis of In-situ Strain during the Ms8.0 Wenchuan Earthquake—Data from the Stress Monitoring Station at Shandan

Abstract: There were huge life and property losses during the Ms8.0 Wenchuan earthquake on May 12, 2008. Strain fluctuation curves were completely recorded at stress observatory stations in the Qinghai-Tibet plateau and its surroundings in the process of the earthquake. This paper introduces the geological background of the Wenchuan earthquake and the profile of in-situ stress monitoring stations. In particular, data of 174 earthquakes (Ms4.0-Ms8.5) were processed and analyzed with various methods, which were recorded at the Shandan station from August 2007 to December 2008. The results were compared with other seismic data, and further analyses were done for the recoded strain seismic waves, co-seismic strain stepovers, pre-earthquake strain valleys, Earth’s free oscillations before and after the earthquake and their physical implications. During the Wenchuan earthquake, the strainmeter recorded a huge extensional strain of 70 seconds, which shows that the Wenchuan earthquake is a rupture process predominated by thrusting. Significant precursory strain anomalies were detected 48 hours, 30 hours, 8 hours and 37 minutes before the earthquake. The anomalies are very high and their forms are very similar to that of the main shock. Similar anomalies can also be found in strain curves of other shocks greater than Ms7.0, indicating that such anomalies are prevalent before a great earthquake. In this paper, it is shown that medium aftershocks (Ms5.5-6.0) can also cause Earth’s free oscillations. Study of free oscillations is of great significance to understand the internal structure of the Earth and focal mechanisms of earthquakes and to recognize slow shocks, thus providing a scientific basis for the prevention and treatment of geological disasters and the prediction of future earthquakes.     

大地震前后实测地应力状态变化及其意义——以龙门山断裂带为例

实测地应力状态在连续地震事件前后的变化特征,对于应用地应力实测数据探索开展地震预报等研究有重要意义,但一直以来缺少典型实例研究。以龙门山断裂带西南段的跷碛和映秀地区为研究区,利用该地区汶川地震前至芦山地震后获得的地应力实测数据,分析了表征地应力状态的特征参数在汶川和芦山地震事件前后变化特征,探讨了其对地震预报研究的意义。研究表明,跷碛地区地应力状态特征参数K_HV、K_Hh和μ_m变化表现为芦山地震后值（QQ-14）大于汶川地震前（QQ-99）,QQ-99结果大于汶川地震后值（QQ-09）,而主应力梯度系数变化为QQ-09>QQ-14>QQ-99;分析认为K_HV、K_Hh和μ_m变化规律能准确反映汶川和芦山地震事件前后跷碛地区构造应力场演化特征,而仅用主应力随深度变化梯度系数变化特征,不能完全准确地反映构造应力场调整变化情况;映秀地区,除K_Hh外,主应力随深度变化梯度系数、K_HV和μ_m均表现为汶川地震后结果大于震前,其变化反映的应力场调整变化特征需要补充数据检验;利用地应力状态参数变化规律开展地震预报探索研究时,长期的、可对比的高质量地应力测量数据是研究有所突破的关键。研究成果对于龙门山地区构造应力场和减灾防灾研究有重要意义,对于应用地应力数据探索开展地震预报研究等有参考价值。      

Process Analysis of In-situ Strain during the Ms8.0 Wenchuan Earthquake-Data from the Stress Monitoring Station at Shandan

There were huge life and property losses during the Ms8.0 Wenchuan earthquake on May 12, 2008. Strain fluctuation curves were completely recorded at stress observatory stations in the Qinghai-Tibet plateau and its surroundings in the process of the earthquake. This paper introduces the geological background of the Wenchuan earthquake and the profile of in-situ stress monitoring stations. In particular, data of 174 earthquakes (Ms4.0-Ms8.5) were processed and analyzed with various methods, which were recorded at the Shandan station from August 2007 to December 2008. The results were compared with other seismic data, and further analyses were done for the recoded strain seismic waves, co-seismic strain stepovers, pre-earthquake strain valleys, Earth's free oscillations before and after the earthquake and their physical implications. During the Wenchuan earthquake, the strainmeter recorded a huge extensional strain of 70 seconds, which shows that the Wenchuan earthquake is a rupture process predominated by thrusting. Significant precursory strain anomalies were detected 48 hours, 30 hours, 8 hours and 37 minutes before the earthquake. The anomalies are very high and their forms are very similar to that of the main shock. Similar anomalies can also be found in strain curves of other shocks greater than Ms7.0, indicating that such anomalies are prevalent before a great earthquake. In this paper, it is shown that medium aftershocks (Ms5.5-6.0) can also cause Earth's free oscillations. Study of free oscillations is of great significance to understand the internal structure of the Earth and focal mechanisms of earthquakes and to recognize slow shocks, thus providing a scientific basis for the prevention and treatment of geological disasters and the prediction of future earthquakes.     

地震预测:从芦山地震到大陆地震

自从1990年以来,通过对青藏高原的调查和研究,认识到下地壳流动同步形成盆地和造山带,并受控于相关洋盆地幔软流圈向大陆的顺层流动和底辟作用。下地壳不均匀流动通过韧脆性中地壳热能-应变能转换孕育地震,部分发震能量通过上地壳脆性断层释放。在地震孕育过程中通常会伴生跨年度干旱和异常降雨,构成热灾害链。近5年内青藏高原东部连续发生汶川、玉树、芦山大地震,形成于从亚东流经羊八井、安多、玉树并分支流向汶川和芦山—康定的下地壳"热河"的仰冲式和侧冲式撞击作用。从2008年9月以来连续发表5篇论文,根据地壳热构造和热灾害链的时空结构对芦山地震的三要素进行了长期和中期预测。2008年9月预测从2013年开始可能发生大地震,2012年9月将鲜水河—安宁河—小江异常热流构造带5年内将发生多个7级地震的首个大震锁定在芦山或西昌。芦山地震只释放了亚东—羊八井—安多—玉树—鲜水河—安宁河—小江"热河"剩余热能中的一小部分,在西昌—会理—昭通地区、道孚—康定地区、通海—石屏地区近5年内很可能发生4个7级左右的地震。此外,华北典型的热灾害链结构表明震情严峻,环渤海地区近3年内很可能发生大地震。从地震热流体撞击机理与地震异常之间的关联性出发,提出了动态立体监测及短临预测地震的思路和方法。     

东昆仑、玉树、汶川地震的发生规律和形成机理:兼论大陆地震成因与预测

青藏高原东北部东昆仑、汶川、玉树等强震的同震地表破裂不对称发育,伴随余震有规律地分别向东、南东和北北东方向迁移,很可能是源于恒河盆地流经亚东、当雄、安多、库赛湖、治多、玉树、甘孜、汶川的弧形下地壳“热河”的流速和流向变化形成的,下地壳热流物质正在向云南及邻区汇聚形成下地壳“热海”,导致长时间跨季度构造热干旱,其影响超过大气环流的作用。地表破裂不一定受断层控制,震源也不在断层面上,下地壳流动导致中地壳发震并进一步影响上地壳形成同震脆性破裂系统。大陆板内盆山过渡带地震密集,大陆板内地震是在下地壳层流的热动力作用下导致活动地壳分层变形的产物。在大陆盆山耦合、圈层耦合的非线性开放系统中,从大洋底部的软流圈层流进入大陆底部使得地幔软流圈加厚,底辟上升为大陆下地壳流动,为地震活动提供了巨量热能;热软化的下地壳缓慢的韧性流动孕育了大陆板内地震;中地壳韧 脆性剪切带易于积累能量,发生热能与应变能的转化,产生地震,形成震源层;上地壳脆性断层活动和地表破裂是地震释放深部能量的载体和方式之一。地壳稳定性评价的依据应当是地壳的活动性而不是断层的活动性。大陆活动构造区地震活跃期与平静期交替实际上是下地壳地震能量的聚散过程,体现在下地壳热主导的韧性流动构造与上地壳应力主导的脆性破裂构造之间的相互作用。下地壳热软化物质流动过程中流速、流向等突然改变触发地震,并产生共振波。大陆下地壳流层在厚度、温度、粘度、流速、流向上的变化产生一定程度的温度异常、流体异常及与其相关的大气层、电场、磁场、重力场、地球化学场、应力场、应变场、生物场等异常。合理布置天空网、地面网、地下网,综合立体监测有效的地震前兆,系统地开展长期、中期和短临地震预测,能够不断地提高地震预测水平。