绘制时间序列曲线的一种剪裁算法

在地震数据资料的分析处理工作中,有很大一部分数据是属于时间序列类型的。分析处理这类数据时,常常需要将它们绘制成各种曲线图,制图操作包括比例变换、缩放剪裁等。例如,图1是由一组时间序列数据绘出的曲线图,其整个形态是按一定规律(如潮汐影响)变化的,不过,曲线上有一段出现了不正常的高频脉动,由于其幅度较小,因而不易看清;按照图1中小方框规定的窗口,将这部分曲线段进行放大(如图2所示),我们就可以清楚地辨认出脉动的情况。     

地震序列的有序度及多分形特征

为研究不同类型地震序列物理过程的差异，我们研究了１５１例国内外的地震序列主震后早期的地震有序度和多分形特征的差异。主要结果为：能量分配的不同是序列主震后早期的主要分类标志。地震序列的能量熵值可作为序列早期分类的定量指标．序列蠕变熵值的变化速率可作为后续强余震的预测依据之一．对于主震型序列，由于介质的均匀性相对较好，余震破裂可以充分扩展，子系统作用顺利，从而导致能量分配比较集中（Ｑｃ值较低），时间结构的多重分形Ｄｑ变化幅度较大。反之，对于震群序列，由于震源区存在多个障碍体，使得子系统的作用受到一定程度的阻碍，破裂不能顺利扩展，因此，可能会造成能量分配比例失调，表现为大事件增多，Ｑｃ值较高，余震过程相对拉长，时间多重分形Ｄｑ差值变小．由此可见，不同类型的地震序列在主震后早期能量分配的集中程度的差异以及时间多重分形跨度的变化，很可能反映了余震区破裂扩展的充分程度。     

级序分析方法对系统演化动态特性的扭曲

作为一种统计方法,"级序分析"由于其成功克服了样本数量不足的问题而被引入到地震学等学科的理论研究与实践当中,并得到了广泛应用.本研究认为,级序分析方法在应用过程中存在一定的局限性.主要表现在:原始时间序列中蕴涵着系统演化的动态信息,而按大小排序的"级序分析方法"会将原始序列中这些有价值的信息过滤掉,从而造成对系统演化动态特性的扭曲.本文通过砂堆实验获取的原始时间序列,采用排序与不排序两种方式,利用R/S分析方法证明了级序分析方法可能会损失系统隐含的动态信息而扭曲系统演化动态特性.     

新疆部分地震的余震序列特征及强余震预报

余震序列特征的研究是地震预报探索中的一项重要工作,强余震的预报又是地震预报中不可缺少的组成部分。本文主要对1971年以来20次M_S≥5.5级地震余震序列的空间分布,时间序列及强度特征进行初步分析讨论。结果表明,强余震的活动是有一定规律的。通过余震序列特征的研究,可以对强余震作出相应的预测。     

时间序列建模与地震信息处理

地震的孕育与发生过程必然在地震观测资料中有所反映,海城、唐山等强震前后的丰富观测资料已充分说明这一点。但是地震观测资料中的变化不仅包含与地震有关的信息,而且包含了与地震无关的干扰。如何自地震观测资料中消除干扰因素影响与提取地震信息,其中包括地震前兆信息,这就是地震信息处理的重要任务。 时间序列分析研究随时间变化的数据序列。对数据序列建立数学模型,用一定的估计方法求得模型的参数,使估计模型具有与实际序列相近的协方差参数,以探讨实际序列     

附加GPS时序约束的GRACE陆地水储量反演

利用GRACE重力卫星反演陆地地球物理变化信息时,通常需要对位系数进行截断和空间平均滤波等处理,这将导致监测信息较实际值"缩减"一定的比例,从而造成反演结果可信度降低.针对此,本文提出了一种附加GPS时序约束的GRACE反演陆地水文信息修正法.利用2003-2015年RL05_GRACE月重力场数据,选取前60阶采用扇形滤波与去相关滤波组合法,获得了加州区域由于陆地水储量及地表荷载变化引起的垂向形变时间序列,并利用同时间段多个GPS测站资料获得了同尺度U方向形变时间序列,采用时频分析技术对比分析了两类垂向形变时间序列的振幅与季节性特征,获取了GRACE位系数处理中存在的"缩减系数",基于此修正并精化了GRACE反演水文变化信息,该信息能有效反映出研究区域较真实的陆地水文变化信息.     

粘滑过程中声发射序列的时间分布及前兆特征

用声发射波形采集分析系统记录的完整花岗岩在固体围压下破裂及粘滑过程中产生的声发射波形,研究了声发射和粘滑时间序列与天然地震序列的关系,讨论了粘滑过程的时间分布,发现粘滑事件的累积频度曲线随时间的变化受围压和应变率影响,大致呈现指数函数和线性关系两种形式。总事件(包括粘滑和声发射)的累积频度随时间的变化在不同的实验条件下呈现出对数函数形式,粘滑序列中的声发射随时间减少。本文的结果对于研究不同应变速率及不同震源深度的地区的地震活动时间分布特征,以及在判别地震活跃期内不同阶段强震序列类型和前兆特征有一定参考作用。     

MT时间序列的小波去噪分析

从本质上说 ,MT时间序列中噪声的强度与类型是能否取得MT响应参数无偏估计的决定性因素。当MT时间序列中磁场和电场中都含有相关噪声时 ,传统的去噪方法已无能为力。结合小波分析与MT时间序列的特征 ,提出了一种基于小波分析的MT时间序列去噪方法 ,讨论了基于小波分析的噪声识别 ,分析了理论数据通过小波分解与重构实现的去噪处理 ,探讨了对实测时间序列的固定源和随机干扰的去噪处理     

基于水文变异的东洞庭湖湿地生态水位研究

东洞庭湖湿地具有重要生态意义.基于东洞庭湖湿地退化的现实,认为气候变化、人类活动等因素造成水文序列发生突变,湿地生态系统适应突变前的水文环境.以城陵矶水文站1952-2006年月平均水位序列为分析对象,通过滑动T检验法找到序列的最可能突变点,以该点对序列进行分割,以变异前的月平均水位序列为对象,拟合月平均水位的最适合概率分布函数,认为概率最高处的月平均水位是区域生态水位.研究结果表明,城陵矶水文站的水位时间序列发生显著变化;与其他方法相比,本文确定的东洞庭湖湿地生态水位具有一定的合理性,对东洞庭湖湿地生态系统修复具有一定的指导意义.     

青海地区地震序列参数的早期特征研究

采用时间序列的"传染型余震序列"(ETAS)模型系统估算了青海地区地震序列参数,并对地震序列的震后早期特征进行分析。采用"自然边界法"选取了2009年以来青海地区9个地震序列,利用"震级-序号"法确定了每个地震序列的完整性震级M_c,并对每个地震序列进行估算。研究表明,截止震级选取对地震序列参数的影响很大,在应用中需谨慎。α值和p值的稳定时间与序列的主震震级间没有明显的关系,主震震级较大的地震序列,序列参数的稳定时间可能较短;主震震级较小的地震序列,序列参数的稳定时间也可能较长。同一个地震序列,α值和p值的稳定时间与不同截止震级间也没有明显的对应关系。最后给出了研究区域地震序列参数的最长稳定时间和最短稳定时间。     

地震序列的研究及其在地震预报中的应用(综述)

一次浅源大地震常伴随大量余震,某些大震还有前震或前兆性震群,构成一个大震序列的孕育、发生、衰减的全过程.由于地震序列在时间和空间上相当集中,便于观测,且其规律性也相对强一些,因此,早就有不少地震学者从事地震序列的研究工作,使得此项研究取得了较大进展.大致可分为以下几个方面:地震序列类型的划分;地震序列的时间分布特征;地震序列的空间分布特征;地震序列的震级系列;地震序列的理论模型和实验模拟;地震序列研究成果在地震预报中的应用.     

地球自转速率不均匀性触发地震的可能证据

作者曾以地球自转速率与不同震级的地震频度年变化之间的规律和地震在地球纬度上的分布,讨论了地球自转不均匀性和地震的关系,初步肯定了前者对于后者的触发作用.最近作者从8级地震M—t图和地震发生时间间隔方面,似又找到了这两者之间的两个新证据.一、关于地震发生时间的间隔准备知识 对于等间距的序列来说,周期分析方法甚多、日趋完整,有方差分析、自相关分析、功率谱、周期图、极谱及最大熵谱等.对不等间距序列的周期分析,尚未找到一个较好的方法.通常将不等间距序列用埃尔米函数补插,或先用Vondrak法平滑、后用样条函数内插,将它化成等间距序列,再作周期分析.由于内插值是造出的,客观上并不存在,可能带有某种人为性,故所得到的个别周期有可能不够真实.作者设计了从某一类不等间距序列直接求周期的方法.存在一组不等间距的时间序列:     

安庆4.8级地震序列的地震波谱变化研究

采用安徽区域数字地震台网记录的安庆4.8级地震序列波形资料,开展地震波谱研究,求取了零频位移谱值、应力降和地震矩等震源参数。分析了纵、横波零频谱值比和应力降随时间的变化趋势,并讨论了震源参数之间的关系。结果表明,安庆4.8级主震后,纵、横波零频位移谱值比和应力降呈现一定的变化规律,可为主震—余震序列的最大余震的预测提供一定的参考依据,同时发现震源参数与震级有一定相关。     

时间序列的投影寻踪自回归在新疆地震预报中的应用

选取新疆各分区一年和半年最大震级时间序列资料 ,运用投影寻踪自回归方法 ,建立相应的中、短期预测模型。并把预测模型应用于新疆年中和年度地震趋势分析 ,其预测结果是可信的 ,有一定的现实意义。     

巴塘6.7级震群非单-指数衰减的复杂时序结构

对1989年4月到9月四川巴塘县发生的6.7级震群时间序列进行了研究.巴塘震群时间序列的基本特征是:突出的分段释放过程;蠕变曲线呈指数增长;早期序列峰值间存在一定有序性;强余震发生前出现短暂的平静现象和序列熵值出现高值异常点.巴塘震群次级序列的表现形式为孤立型及主余震型,其演变特征呈现从孤立型向主余震型过渡的发展过程;并且次级序列的衰减规律出现快——慢——快的特点.据巴塘震群序列及次级序列的时间分维计算结果,其复杂的时序分布结构存在一定范围的无标度区.但同一地震序列计算的容量维D(?) 和信息维 D1的无标度区跨度不同,且选取不同震级阀值序列得到的自组织特征有差异.文中从震区群发强破裂的随机非均匀扩展出发,初步闸释了强震群时序变化过程是极不稳定的,可能出现非单一指数衰减的多峰复杂形态.同时就强震群不同级次序列的层次结构及有序性问题进行了讨论.      

自然时间域中的地震序列参数分析

自然时间χ是Varotsos等于2001年提出的一种新的时间域, 其将复杂系统的时间序列在自然时间域中进行分析,能够有效地提取有用信号并提高相关结果的准确性,从而更容易获得复杂系统的动态特征.文中对自然时间法进行了简单介绍,选取中国地震台网中心1978—2014年地震目录中震级排序前30的震例,计算每次地震的归一化能量在自然时间域中的方差κ₁及其变异系数β,并将方差κ₁作为序列参数,利用变异系数β对序列参数κ₁进行定性分析,并在此基础上,对序列参数κ₁进行定量分析.研究结果表明:30次震例中有21次震例的地震序列参数κ₁自震前半小时至几个月开始持续在0.07上下波动,并在主震发生前迅速下降至0值附近.此外,还简单讨论了定量分析中时间窗口的选择以及分析结果中可能出现的特殊情况.本文的研究结果对我国地震事件的回溯性研究及地震预测研究具有一定的指导意义.      

1972年5月7日广西邕宁4.5级地震活动特征分析

通过对邕宁4.5级地震发生的地质背景、烈度分布、地震序列、震源机制及前兆异常等分析,发现在震前1年半,小震活动明显增强,空间分布上3级地震逐渐向4.5级地震逼近。根据前兆异常的分析,认为小震活动时间扫描异常增强具有一定的同步性,对判断未来中强震的震中具有一定的指导意义。     

基于PPAR模型视二维地震时间序列预测的初步研究

PP投影寻踪是一种长于分析非正态、非线性的高维数据的新统计方法,它通过投影降维,客观地寻找反映高维数据结构特征的投影方向,从而解决“维数祸根”和高维数据间的非正态、非线性问题。将PP理论和时间序列分析中的自回归(AR(K))模型结合起来,建立投影寻踪自回归预测模型(PPAR)。尝试实现地震震级和时间的视二维预测,即在固定研究区里。实现震级和时间二要素的预测,进而建立视二维地震时间序列的投影寻踪自回归模型。研究中首先选取北天山地区作为实验区,模型的回归拟合和外符检验效果较理想,可实现视二维预测目标。考虑到实际预测意义。即中强地震的预测,又以天山地区为研究区。令其震级序列的震级阈值分别为5．0和5．5,分别以未删除余震和删除余震的序列建立模型。对比分析表明,后所建立的模型要优于前的模型。特别是对时间间隔序列的预测。两外符检验的合格率均较高,故认为对于震级和时间二要素的预测是有一定实效的。     

山西省GNSS基准站时间序列分析

使用开源GAMIT/GLOBK软件对山西省GNSS基准站数据进行解算,解算中运用潮汐参数、全球通用的地球模型等得到山西省GNSS基准站高精度时间序列。基于时间序列模型剔除周期干扰,并用小波分析法分析时间序列的特性,研究结果可为地震预测与研究提供数据支撑。     

基于DEMETER卫星电子浓度探测数据的不同时间序列预测模型研究

<正>在地震前兆电离层扰动研究中,复杂的电离层环境会导致卫星电磁探测载荷的性能及工作状态发生变化。目前探测载荷性能分析多以实验室检测定标和野外实验手段与其他探测数据对比分析为主,不能满足高频次的载荷性能与数据质量评价需求,所以,有必要进行同一电离层参量星上探测数据的对比分析。由于同期在轨卫星较少,因此,通过建立电磁卫星探测数据时间序列预测模型进行时间匹配,开展不同期在轨卫星探测数据交叉检验研究,同时,利用电磁卫星探测数据建立时间序列预测模型构建电离层背景场,