基于HHT提取九江地震及宁蒗地震固体潮前兆信息

在地倾斜观测数据分析中引入HHT时频分析方法,结合固体潮特点和地震非平稳过程的特性,以相应理论计算值作为参照背景,研究观测值日波瞬时振幅的震前、震后变化。以九江地震、宁蒗地震为例分析,结果表明,日波瞬时振幅在震前存在相应变化,反映出地震非平稳过程对固体潮的影响。     

基于S变换的河南地区形变及重力观测数据时频特征研究

本文采取S变换时频分析方法, 对弱震区(河南及邻近地区)形变及重力数据进行时频谱计算。 对扰动事件、 地震响应、 可能的构造运动信息、 以及固体潮瞬时频率特征参数进行对比分析, 结果表明: 重力的干扰成分主要集中在0.3～0.5 Hz、 0.001～0.1 Hz频段, 其中部分振动干扰呈条带分布; 0.1～0.18 Hz频段可能包含有构造运动的信息; 0.1～0.18 Hz信号的能量变化、 固体潮瞬时频率特征参数可作为应力场变化的表征, 特别是作为形变及重力远场变化的表征, 具有较好的前兆意义。     

重力固体潮信号独立成分的谱相关解调与地震前兆信息提取

重力固体潮信号是一种多谐波的混合信号,为了提取其中所包含的地震前兆异常信息.本文结合重力固体潮的产生机制,建立了一种重力固体潮正交分解模型.在此基础上,利用独立分量分析算法实现重力固体潮信号的加性分解,然后针对独立分量中的调制关系,利用谱相关方法对其进行乘性解调.从而,完整地提取出了重力固体潮信号中丰富的潮汐谐波信息.进一步,引入理论计算值作为实际测量值的参考背景,在独立分量中凸显出原重力固体潮信号中的异常变化特征.通过对云南地区的实际震例研究表明,重力固体潮独立分量的异常特征与地震事件的时序存在密切的相关性.在地震发生前的1~5个月内,对应于重力固体潮信号长周期谐波系的独立分量在时域波形和循环相关谱方面均有明显的异常变化,而且普遍存在,充分反映了这一异常变化与地震前地壳内部能量的变化有关,很有可能就是重力固体潮信号中隐含的地震前兆信息.     

三原井水位固体潮加卸载响应比的地震异常

讨论了三原井水位在泾阳4．8级地震前的变化特征，重点是泾阳地震前水位对固体潮响应的变化，即固体潮加卸载响应率与加卸载响应比的变化，对水位观测资料的计算分析表明，震前加卸载响应率及响应比有“平稳－升高－恢复”的特征，说明水位固体潮加卸载响应比方法有可能捕捉5级左右近震的前兆信息。     

基于一种新智能优化算法与谱相关方法对重力固体潮的分析

根据月球与太阳相对于地球位置的关系,建立一个三维正交分解模型来揭示重力固体潮中包含的谐波成分。在此基础上,提出一种基于单形邻域与多角色进化策略智能优化算法的独立分量分析方法,用以提高算法效率和全局寻优能力;并结合谱相关方法,对重力固体潮观测数据进行处理和分析,观察其频域和时域的变化。最后引入理论信号和理论计算值作为参考背景,以凸显其异常变化特征。研究表明,利用该方法可以有效地反映出重力固体潮潮汐的日波、半日波、长周期波等特征。同时,发现重力固体潮潮汐的异常变化中隐含有地震前兆信息,通过对云南地区观测数据的分析,在排除测量误差和环境影响外,发现在地震前2~5个月内,重力固体潮的长周期波均呈现出规律性的异常变化。这反映出地震的前兆异常信息,可能对地震时间和地点的预测提供依据。     

从重复重力测量资料中用场论方法提取孕震信息的探讨

根据重务场非潮汐变化的波长特征讨论了由重复重力测量结果中提取地震前兆场信息的可能性。文中提出了并应用场论理论中重力梯度场变化的二维散度可突出的地震有比较直接关系的孕震信息。通过对北祁连河西地区几次强震的分析研究，认为重力散度较好地反映了地震发生前震源区的孕震特征，是一种值得进一步研究的方法。     

2008年河南封丘4级震群前后重力场时空演化特征

河南封丘4级震群尤其是ML4.8地震前后重力场的变化和动态演化特征的研究表明:震前冀鲁豫测区的重力场出现上升→下降→上升变化可能是较明显的中短期前兆异常反映;封丘地震发生在重力加速变化过程中。重力场动态图像较清晰地反映了孕震区准均匀态→非均匀态→发震的演化过程。震后该区的重力异常没有恢复。还介绍了根据重力异常对封丘地震预测的过程。     

基于Hilbert-Huang变换的地震瞬时属性提取方法及应用(英文)

希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)是一种新的适合非平稳和非线性信号的分析方法,由于地震信号一般呈现出非平稳与非线性特性,因此HHT非常适合地震信号的分析。本文首先介绍了HHT中关于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的实现过程,在此基础上分析了几种基于EMD获得本征模态函数(Intrinsic Mode Functions,IMF)来计算瞬时频率的算法,其中利用了两个采样间隔瞬时频率的平均来计算瞬时频率,较好地反映了地震信号频率成分随时间变化的特征。将该方法应用于四川东北部某地区海相碳酸盐岩地层三维地震叠后偏移数据处理,提取"三瞬"地震属性,与传统的希尔伯特变换提取的"三瞬"地震属性进行对比,结果表明基于HHT的"三瞬"地震属性结果具有更高的分辨率,IMF2的瞬时相位能够较好地刻画台地边缘生物礁相,IMF2的瞬时频率亦具有较好的分带性。将IMF2的"三瞬"地震属性与钻井等资料结合分析,能够更好地识别沉积相的分布。     

澜沧地震前昆明弥渡重力场变化特征

本文用澜沧—耿马地震前后昆明台和弥渡台的重力固体潮观测资料对震前昆明、弥渡的重力场进行了潮汐变化和非潮汐变化的分析研究。研究表明澜沧—耿马地震前昆明、弥渡的重力场变化有如下特征:1.重力值变化和重力值差分值变化不明显。2.重力潮汐因子有较明显的负异常变化。3.重力潮汐因子变化的异常时间和1976年5月29日龙陵7.3、7.4级地震异常时间半年多接近;异常的最大变幅处于同一量级,但澜沧地震前昆明台的最大变幅4.7%比龙陵地震前的最大变幅3.4%稍大。4.重力潮汐因子变化有较明显的中期异常,短期异常也有一定反映,但临震异常不明显。     

黑龙江省延寿地震台竖直摆倾斜仪潮汐短临变化特征

选择黑龙江省延寿地震台CZB-1型竖直摆倾斜仪2005年的固体潮观测资料,提取了2005年7月25日黑龙江省林甸M5.1和9月19日内蒙古牙克石M4.7地震前,倾斜固体潮半日波(M2)的潮汐因子γ及相位滞后因子Δφ等参量,综合分析了中强地震前区域倾斜形变潮汐的短临变化特征。认为:1)对潮汐频段参数潮汐因子、相位滞后因子异常信息进行提取,有利于捕捉地震前兆异常。2)潮汐因子的变化特征从时间上给出了震源的短临前兆信息。从图形变化看,这种变化过程可归纳为趋势性背景变化→增大(或减小)→极值→恢复→等待→发震。3)固体潮调和分析方法具有较强的抗干扰能力,图形变化稳定、异常突出明显     

Analysis of earthquake ground motions using an improved Hilbert–Huang transform

Some limitations of the Hilbert–Huang transform (HHT) for nonlinear and nonstationary signal processing are remarked. As an enhancement to the HHT, a time varying vector autoregressive moving average (VARMA) model based method is proposed to calculate the instantaneous frequencies of the intrinsic mode functions (IMFs) obtained from the empirical mode decomposition (EMD) of a signal. By representing the IMFs as time varying VARMA model and using the Kalman filter to estimate the time varying model parameters, the instantaneous frequencies are calculated according to the time varying parameters, then the instantaneous frequencies and the envelopes derived from the cubic spline interpolation of the maxima of IMFs are used to yield the Hilbert spectrum. The analysis of the length of day dataset and the ground motion record El Centro (1940, N–S) shows that the proposed method offers advantages in frequency resolution, and produces more physically meaningful and readable Hilbert spectrum than the original HHT method, short-time Fourier transform (STFT) and wavelet transform (WT). The analysis of the seismic response of a building during the 1994 Northridge earthquake shows that the proposed method is a powerful tool for structural damage detection, which is expected as the promising area for future research.     

古田地震水口水电站重力坝强震观测记录HHT分析

利用HHT变换研究2008年3月6日福建古田ML4.6地震中,水口水电站重力坝强震反应台阵获取的强震反应观测资料的时频特性及重力坝结构动力特性,得到如下结论:(1)强震记录能量集中在0～15Hz频段和10～15s时段;(2)重力坝顺河向主频为3.7Hz。分析结果对认识水库地震近场地震动特性和重力坝地震反应有一定的实际意义。     

固体潮时频分析新方法

对传统时频分析方法的特点和局限性作了介绍。采用Huang．Hilbert Transformation方法分析了固体潮数据，即利用经验模态分解，将复杂信号分解成有限个本征模态函数之和，求取三维时频空间的Hilbert谱。仿真实验和重力固体潮实例分析表明，该方法适用于调频调幅信号特征的提取。     

洞体形变短临异常HHT时频分析

利用HHT方法,对河津M_L 5.2地震前30天临汾盆地数字化洞体形变观测资料进行分析,计算不同观测手段、不同测向的瞬时振幅、时频谱及边际谱参数。结果表明,震前约14天,在水平摆和垂直摆边际谱上同步出现低频扰动波,且水平摆NS向时频谱伴随频带较宽的高频成分;震前2天侯马水管倾斜仪EW向瞬时振幅出现连续高值异常,时频谱表现为高频成分增多。分析认为,洞体形变观测数据的时频谱变化,可能显示了各阶段震源体激发的不同频段信息。     

Hilbert-Huang变换方法研究进展

自然过程大都具有非线性非平稳性,一种自适应数据分析方法对于分析这些过程来说是极其必要的。Huang于1998年创立的H ilbert-Huang变换(HHT)就是这样一种自适应性非线性非平稳数据分析方法,该方法由经验模态分解(EMD)和H ilbert变换两部分组成。文中首先详细解释了HHT的思想和基本理论;然后介绍了该方法近期的重要研究进展,列举了其在科研和工程领域的应用;最后,对方法中仍然存在的问题进行了讨论。     

郫县重力异常与四川近年地震关系的震例分析

本文介绍了容量限制分配方法的概念、交通量与车速的特点、容量限制分配方法的具体应用步骤和分配次数对分配结果的影响等。     

地震动瞬时能量谱与结构位移响应关系研究

本文通过HHT变换得到瞬时能量谱,并以HHT对地震动作用下的结构位移响应进行分析,发现长周期结构动力响应的显著特点:最大结构位移响应总是滞后于地震动激励的最大能量谱值时间.滞后的时间主要取决于结构的动力特性参数(特别是自振周期),也与地震动的类型有关.仿真计算的结果表明:长周期结构的破环与倒塌并不发生在地震动强度最大的时刻,而多数是在地震动末期,甚至在地震动完全消失之后.有益的结论为结构控制设计与安全提供科学依据.     

气压对银川基准台重力观测的影响

分析研究了银川基准台重力非潮汐变化与气压的相关性,结果表明重力非潮汐变化与气压存在较好的负相关。利用两者间高度相关性,对重力潮汐变化、非潮汐变化进行了气压改正,改正前后重力潮汐参数的精度没有显著变化,非潮汐变化漂移稳定,为捕捉地震前兆异常提供了有力的帮助。     

Characterizing and quantifying earthquake-induced site nonlinearity

This study proposes a recording-based approach to characterize and quantify earthquake-induced site nonlinearity, exemplified as soil nonlinearity and/or liquefaction. Alternative to Fourier spectral analysis (FSA), the paper introduces time–frequency analysis of earthquake ground motion recordings with the aid of so-called Hilbert-Huang transform (HHT), and offers justification for the HHT in addressing the nonlinear features shown in the recordings. With the use of the 2001 Nisqually earthquake recordings, this study shows that the proposed approach is effective in characterizing site nonlinearity and quantifying the influences in seismic ground responses. Major results from this study are listed below.

1. HHT-based site amplification is defined as the ratio of marginal Hilbert amplitude spectra, similar to the Fourier-based one that is the ratio of Fourier amplitude spectra. The HHT-based site amplification can be used in effectively quantifying site nonlinearity in terms of frequency downshift in the low-frequency range and amplification-reduction factor in intermediate-frequency range in comparison with the Fourier-based one.

2. Instantaneous damping, and Hilbert and marginal Hilbert damping spectra are defined in ways similar to instantaneous frequency, and Hilbert and marginal Hilbert amplitude spectra, respectively. Consequently, the HHT-based site damping is found as the difference of marginal Hilbert damping spectra, which can be used as an alternative, complementary index to measure the influences of site nonlinearity in seismic ground responses.