利用泉州地震台gPhone重力仪观测资料检测地球自由振荡

gPhone重力仪低频段良好的噪声水平有利于记录地球自由振荡信息。利用泉州基准地震台gPhone重力仪原始观测数据,分析直接检测2021年7月29日美国阿拉斯加州以南海域M_S 8.1地震激发的地球自由振荡信息的可能性,结果表明,基频振型₀S₄—₀S₆₀和多个谐频振型的实测频率值与地球初步参考模型（PREM）的理论值基本一致,可见利用该台gPhone重力仪可有效检测地球自由振荡信号。文中所得结果可用于地球内部结构研究,有助于做出更精细的地球模型。     

溧阳地震台gPhone连续重力仪观测数据处理与分析

选取溧阳重力连续观测台站gPhone连续重力仪2011年1月1日至2018年7月31日整点值观测数据进行预处理,对于连续性较好的2017年重力观测数据,分析其固体潮汐变化M_2波潮汐因子及非潮汐变化的残差曲线特征,并以Δ3 500 km、M_S 5.0地震事件为例,检验gPhone重力仪的地震记录能力。分析认为,溧阳台gPhone重力仪观测数据日趋稳定,潮汐信号可靠,非潮汐变化的残差曲线对地震有一定程度的反应,可记录到一定范围内MS≥5.0地震的同震信号,信号记录特征与震中距及震级相关。     

利用小波方法处理2004年苏门答腊大地震后的超导重力数据检测低于1.5 mHz自由振荡信号的耦合和分裂

新型超导重力仪已被证实在频率低于1 mHz的情况下优于最好的地震仪STS-1, 因而新型超导重力仪可作为极低噪音的地震仪, 观测长周期地球自由振荡. 具有良好窄带频率响应的小波滤波器非常有助于消除大气压波动对重力变化的影响. 用小波滤波器处理2004年12月26日苏门答腊大地震后的超导重力仪的观测数据, 清楚地检测到了1.5 mHz以下, 除₀T₅, ₀T₇, ₁T₁外所有的环形自由振荡的耦合现象, 并检测到了环形自由振荡₁T₂, ₁T₃的耦合现象. 此外, 还利用单台超导重力仪的观测数据清楚地检测到了球形自由振荡₂S₁的3个分裂谱峰.     

北京地震台gPhone重力仪同震响应特征分析

地震的同震响应包含了地震破裂及传播过程中的大部分信息,因此可用这些同震信息对地震震源的一些参数进行估计。2014年9~12月,马鲁古海发生5次M_S6.1~7.1强震,北京地震台的gPhone重力仪均有同震响应。本文从首波初至、地震频带响应、地震面波、同震变形幅度、同震持续时间等方面分析了重力仪的同震响应特征,并与STS-2宽频带地震计进行了波形对比分析。结果表明,相对于宽频带地震计,gPhone重力仪亦能提供丰富的由地震引起的地面运动信息,其首波初至、地震频带响应等与宽频带地震计有高度相似,且gPhone重力仪对长周期地震面波的响应很好,表现出其独有的特性。     

泰安地震台重力扰动现象研究

利用滤波分析法对山东泰安地震台重力固体潮观测的分析表明,重力观测中存在大量高频扰动信号.通过与气象观测实况资料的对比发现,这些异常扰动信号除了受台风等热带气旋影响外,还明显与“冷空气”过境等区域强对流天气有关. 对泰安台JCZ-1甚宽频带地震仪观测资料的频谱分析和滤波处理进一步表明,区域强对流天气及台风对重力仪的影响频段均在1—8 s范围内,其中2—6 s区间影响最为显著; 强对流天气过程触发的扰动信号范围可以在1—16 s,但8 s后扰动信号对重力仪观测基本不造成影响,即重力仪对高频扰动信号的响应存在8 s的截止周期.JCZ-1甚宽频带地震仪的波谱分析还反映出扰动信号的动态特征,即强对流天气产生的扰动信号在发展、传播过程中,首先出现的信号频率较高,随着时间推移信号逐渐向低频演化,揭示了干扰信号传播的多普勒效应以及扰动信号激发源的移动特性.      

利用奇异谱分析方法研究乌什gPhone重力仪高频特性

<正>国内外科学家已经在利用重力仪高采样率资料发现了地震前的不明原因、台风引起的地脉动信号以及地球自身的地脉动(hum)等信号。其中利用重力仪观测到的地震前的不明原因的高频信号的研究尤其得到关注。由于地震前的高频信号可能受到其他能够引起正常地脉动信号异常。因此,本研究对地处内陆的乌什地震台山洞中进行连续重力观测的gPhone重力仪产出的秒采样数据,采用奇异谱(SSAM方法)分析     

基于EEMD分解的气压改正方法研究

利用超导重力仪观测数据精确测定低于1 mHz的地球自由振荡简正模式的分裂频率,是在不与任何弹性系数发生联系的情况下改善一维密度模型的有效方法.但在该频段台站局部气压变化对重力观测数据的影响成为主要干扰来源,且具有频率依赖特性,因此精细地开展气压改正成为利用超导重力数据检测低频自由振荡信号的必要手段.本文基于EEMD方法,提出了一种具有频率依赖特性的气压改正方法.该方法将重力观测和气压变化分解成处于不同频段的本征模态函数,并在相应频段上分别进行重力-气压变化的回归分析,计算得到具有频率依赖特性的气压导纳值,精细地消除气压变化对重力观测的影响,并以此对微弱低频地球自由振荡信号开展高分辨率分析.基于本文提出的气压改正方法,利用大地震后的超导重力数据检测了频率小于1.5 mHz的低频地球自由振荡及其频谱分裂现象.研究结果表明：利用该方法进行气压改正后检测得到的各简正模具有更高的信噪比,估计的本征频率误差水平明显降低,获得的基频球型振荡₀S₂和₀S₃以及一阶球型振荡₁S₂的分裂谱峰的估计精度更高,同时还检测到了部分环型振荡在重力观测中的耦合现象.对低频地球振荡的高分辨率检测结果验证了基于EEMD分解提出的气压改正方法的有效性,同时再次证明了超导重力仪观测数据在低频地球自由振荡检测中的优势.     

重力仪与宽频带地震仪地震波信号分析及其在异常判定中的应用

以2011年3月11日日本东北M_S9.0地震和2013年11月23日3个典型地震(近震、 远震、 深远震)为例, 对泰安地震台JCZ-1甚宽频数字地震仪及LaCoste-PET重力仪的地震波信号进行频谱分析. 结果表明, 由于两套仪器的设计频率响应范围各有侧重, 其对地震波信号的采集能力也有所差别, 信号频谱分布也有所不同, 即地震仪卓越周期较重力仪偏小, 谱能量向高频方向集中, 而重力仪的频谱分布平坦且较地震仪响应周期大. 地震仪和重力仪对长周期地震波信号的响应仍有对应性和可比性, 对1 s以上的地震波信号均有响应, 对远震波形记录有较好的一致性. 宽频带地震仪和重力仪对地震波响应的特性, 为重力观测中阶变突跳等异常变化性质的判定提供了物理学指标, 对形变观测中可能出现的地震前兆异常的认识及判定具有重要意义.      

广西苍梧M_S5.4地震前华南地区连续重力异常分析

正实践表明,大震前的异常扰动现象已被高精度重力仪和宽频带地震仪监测到。如Lacaste ET重力仪和宽频带地震仪监测和证实了汶川地震前1—2天内存在周期为4—8 s的重力扰动,Gphone重力仪监测到日本M_S9.0大震前的连续观测重力异常和高频扰动,以及宽频带地震仪监测到的汤加M_W7.6地震和海地M_W7.0地震前的"震前扰动"现象。到目前为止,有关重力仪记录到的震前"重力扰动"及宽频带地震仪等仪器记录到的"震前扰动"的报道大都来自7.0     

白家疃台重力非潮汐量对比分析及地震动事件提取

北京国家地球观象台(白家疃台)在“十五”改造后,布设了一台gPhone重力仪(原PET031)记录重力固体潮,该仪器自2008年起持续稳定工作:台站原有大地动力TRG-1型潮汐记录重力仪(#804),自20世纪80年代以来持续稳定工作,具有稳定良好的重力固体潮观测记录.     

一种基于地震噪声等级的陆地重力观测资料评价方法

本文选取GS-15型、gPhone型、PET型和CG-5型等4种陆地重力观测常用的相对重力仪,对比这几种仪器在不同背景观测环境下和不同测评时长的地震噪声等级计算结果。综合分析结果显示:金属弹簧（gPhone型、GS-15型、PET型）与石英弹簧型（CG-5型）重力仪对环境噪声的敏感性存在一定差异,但取测评时长中最平静5天和最平静1天数据所计算的地震噪声等级结果相近。因此,对于流动重力观测点,可以取最平静1天的数据来评价观测点的环境噪声水平和观测精度,可为流动重力测点选址提供方法支撑。      

固体潮观测中的震颤异常波

在地震与固体潮台站的日常监测中,常发现有一些异常"脉动"信号叠加在固体潮曲线上.这些异常"脉动"与宽频带数字地震计的观测在时间上同步、一致,其中的一部分由发生在西太平洋上的热带气旋引起,而其他的则大多与强地震相伴随,统称为震颤异常波.本文介绍了华中科技大学的地震与固体潮观测台站(HUST)的概况,报道了该台应用 DZW重力仪和VS-1倾斜仪观测记录到的大量震颤异常波事例.大量观测事实表明:中国固体潮台站记录的震颤异常波,绝大多数只在DZW重力仪和VS-1倾斜仪的低通滤波1 通道(LP1)出现,而在其低通滤波2通道(LP2)和其他固体潮仪器中则罕有发现;震颤异常波的包络线大多呈"纺锤状"或"尾巴状",持续时间多为1~3天. 通过对震颤异常波和固体潮观测仪器的分析研究,得到以下结论:震颤异常波实际上就是一种来源复杂的地球脉动信号,响应范围广泛,可被宽频带数字地震计和固体潮仪器记录.由西太平洋上的热带气旋引起的震颤异常波的主要周期在3~7 s范围,而强震前的震颤异常波则除此外,还包含10~60 s及更长周期的信号.固体潮仪器对震颤异常波响应的差异是因为仪器的传递函数不同和特性所致. DZW重力仪和VS-1倾斜仪分钟值采样数据中的震颤异常波,只是真实信号的一种"混叠"或映射.强震前的震颤异常波是否与地震有关？是否是震兆？尚需做更深入细致的分析和研究.     

泉州重力潮汐观测的分析

为了研究海潮与固体潮的相互作用,对近海的泉州台用三台重力仪（二台LaGoste-G型、一台GS型）为期四个半月的观测资料进行了初步分析,探讨了仪器的性能及误差来源。由分析得出: 1.由LaCoste-G型584和589重力仪观测得到的结果是一致的,三台仪器对于主要潮波O₁和M₂波的观测结果也相符较好,其互差不超过8‰。利用Schwiderski图和我国等潮图作海潮改正后的潮汐因子接近理论模型值。但由于泉州为近海台,大的余差可能反映了局部地区海潮的影响。 2.LaCoste-G型重力仪的误差主要来自灵敏度的变化,应在基本台上作定期标定。 3.GS-207重力仪的观测结果受气压的影响较大,特别是K₁和S₂波,经初步分析得出约7微伽/毫巴。     

Time stability of spring and superconducting gravimeters through the analysis of very long gravity records

Long gravity records are of great interest when performing tidal analyses. Indeed, long series enable to separate contributions of near-frequency waves and also to detect low frequency signals (e.g. long period tides and polar motion). In addition to the length of the series, the quality of the data and the temporal stability of the noise are also very important. We study in detail some of the longest gravity records available in Europe: 3 data sets recorded with spring gravimeters in Black Forest Observatory (Germany, 1980–2012), Walferdange (Luxemburg, 1980–1995) and Potsdam (Germany, 1974–1998) and several superconducting gravimeters (SGs) data sets, with at least 9 years of continuous records, at different European GGP (Global Geodynamics Project) sites (Bad Homburg, Brussels, Medicina, Membach, Moxa, Vienna, Wettzell and Strasbourg). The stability of each instrument is investigated using the temporal variations of tidal parameters (amplitude factor and phase difference) for the main tidal waves (O1, K1, M2 and S2) as well as the M2/O1 factor ratio, the later being insensitive to the instrumental calibration. The long term stability of the tidal observations is also dependent on the stability of the scale factor of the relative gravimeters. Therefore we also check the time stability of the scale factor for the superconducting gravimeter C026 installed at the J9 Gravimetric Observatory of Strasbourg (France), using numerous calibration experiments carried out by co-located absolute gravimeter (AG) measurements during the last 15 years. The reproducibility of the scale factor and the achievable precision are investigated by comparing the results of different calibration campaigns. Finally we present a spectrum of the 25 years of SG records at J9 Observatory, with special attention to small amplitude tides in the semi-diurnal and diurnal bands, as well as to the low frequency part.     

Frequency band-dependence of S-wave splitting in China mainland and its implications

Butterworth band-pass filter has been applied to S-wave data recorded at 8 stations in China mainland, and S-wave splitting at different frequency bands is analyzed. The results show that the delay time and the fast polarization directions of S-wave splitting depend upon the frequency bands. There is an absence of S-wave splitting at the station of Urumqi (WMQ) for the band of 0.1–0.2 Hz. With the frequency band broadening, the delay time of S-wave splitting decreases at the stations of Beijing (BJI), Enshi (ENH), Kunming (KMI) and Mudanjiang (MDJ); the fast polarization direction changes from westward to eastward at Enshi (ENH), and from eastward to westward at Hailaer (HIA). The variations of delay time with bands at Lanzhou (LZH) and Qiongzhong (QIZ) are similar, and there is a coherent trend of fast polarization directions at BJI, KMI and MDJ, respectively. Initial interpretations to the results of frequency band-dependence of S-wave splitting are also presented.     

A fundamental station for trans-world tidal gravity profiles

Fifteen gravimeters, static as well as astaticized, have been compared at the Bruxelles fundamental station during periods not less than three months each.On the basis of the amplitude and phase of the main tidal waves at Bruxelles a two-parameter rheological model has been contructed for each instrument.These models are used to analyse the records obtained with the instruments at a great number of stations of the Trans European and Trans Asiatic profiles, and provide uniform results for the amplitude factors and phases which are under publication.     

LCR-ET20弹簧型潮汐重力仪观测结果的分析和比较

基于武汉国际重力潮汐基准站LCR-ET20弹簧重力仪潮汐观测资料，利用国际标准的数据预处理和分析方法，采用与GWR型超导重力仪同址观测对比方法，较系统研究了ET20仪器特征以及大气和海洋重力信号．数值结果表明，尽管ET20的观测精度要比超导型重力仪的精度低一个量级，弹簧蠕变性导致的仪器漂移十分大，但该仪器仍获得了与超导重力仪相当的潮汐参数，能有效用于重力场的时间变化观测．      

新冠疫情防控前后湖北恩施地震台背景噪声变化分析

利用2018年1月至2020年3月恩施地震台站观测的垂直分量连续波形数据,通过计算噪声功率谱密度和概率密度函数,统计其不同频段功率谱密度分布情况,对比分析疫情前后恩施地区噪声水平变化特征.同时,将2018年、2019年和2020年垂直向地震噪声的加速度幅值进行对比,发现春节前几日的加速度幅值变化曲线高度一致,表明这三年...     

琼中地震台重力仪记录同震响应特征分析

2013年2月6-8日圣克鲁斯群岛发生6次强震,琼中地震台的重力仪记录都有同震响应出现。本文从重力仪记录的面波的延迟时间、最大变形幅度、同震持续时间3个方面研究了6次强震的同震响应特征。