对流层大气温度"蝴蝶形"震前异常

利用美国国家和海洋大气管理局(NOAA)的大气温度数据, 分析陆地地震和海洋地震震前震中上空的大气温度变化, 研究其作为地震短临前兆的可能性.地震样本包括2014年2月12日于田M_s7.3地震、2008年5月12日汶川M_s8.0地震、2011年3月11日日本M_s9.0地震、2014年4月1日智利M_s8.1海洋地震、2013年3月27日台湾南投县M_s6.1地震和2014年5月30日云南盈江M_s6.1地震.结果表明: (1)震前, 震中位置300~1 000 hPa大气温度有较为一致的变化趋势; (2)200 hPa与400 hPa处(根据不同地点可选择其他, 诸如350 hPa、300 hPa等高度数据)温度折线图在震前趋近或者相交, 出现类似蝴蝶翅膀的"蝴蝶形"特殊曲线形状; (3)200 hPa与400 hPa温度差等值线图在(震前数月、数周或数天不等)震中附近区域的数值减小, 温度差等值线图的塌陷最低点对应震中位置.以上规律有望应用于地震短临预测的时间与震中的确定.      

芦山地震：一个成功的中期预测案例

2013年4月20日MS 7.0级芦山地震是2008年汶川地震以后龙门山断裂带的又一个灾难性的地质事件。文中回顾了对芦山地震的成功中期预测并给出了预测的依据。2012年11月25日上午,中国地球物理学会天灾预测专业委员会讨论中国西南地区中期地震预测问题。专业委员会主任耿庆国回顾了2012年4月作出的中期预测,认为2012年5月至2013年5月期间,在我国西南地区可能存在MS 7~8级地震。参加会议的委员们同意这一时间预测和震级预测,但是在震中位置预测方面存在不同意见。文章第一作者在会上作了一个报告,并展示了确切的震中预测位置图,即位于四川省雅安与康定连线的中间位置。这一预测的依据主要有两个方面：一方面,雅安西侧与汶川两地,具有两个特征相同的独立的卫星重力局部高异常;二是汶川(5·12)大震只是释放了龙门山断裂带北东段的能量和应力,这导致能量和应力在龙门山断裂带南西段,特别是南西端与重力异常突变叠加区(即中上地壳密度突变区)的加速积累和集中。芦山地震震中位于雅安芦山,与预测震中位置仅相差80 km,发震时间在2013年5月前。芦山地震中期预测的成功给予我们很多启示。作为一种地质过程,地震应该有其自身的规律可循;成功的地震预测需要多方面观测信息的综合分析,正是基于此,目前迫切需要国家的或者国际的具有综合分析经验的专家组和有效的前兆信息平台;卫星重力异常数据的处理和更新将有助于缩小强震预测的包围圈。     

都江堰地震(MS 4.1)短期预测和流变构造分析

2013年6月2日22时23分,重庆万州吴达兵给曾佐勋发送了四川绵阳网友“光耀vision”于2013年6月1日19时38分拍摄的云图。通过吴达兵本人创建的“云地映对”法,初步识别出该云图对应龙门山地区。6月3日11时44分的电子邮件中,曾佐勋提出请吴达兵根据云地映对法“标注几个地名”,“帮助标出索状云汇聚中心点的经纬度,怀疑是震中位置”,并提出似乎北面还有一个汇聚中心。当日15时17分,吴达兵给曾佐勋发来了标注地名和索状云汇聚中心经纬度（31.27°N,103.90°E）的云图。虽然北面的汇聚中心没有标注经纬度,但是地名很具体。2013年6月3日17时16分,曾佐勋在答谢吴达兵地名标注和汇聚中心经纬度标注的同时,提出了一个预测意见：利用绵阳网友拍摄云图和吴达兵云地映对标注,结合6月3日沿龙门山断裂带北段的（长条状）地球排气观测及卫星重力资料分析,预测震中应该在北川县陈家坝乡（31°N,104°E）,震级应该在MS 5.5±0.5,发震时间估计2个月内。曾佐勋的这一短期预测,显然重点考虑了北面汇聚中心。这是因为云图区北面索状云汇聚中心对应区的卫星重力异常梯度更加明显。2013年7月8日7时39分,在都江堰市与汶川县交接处靠近都江堰市一侧发生了MS 4.1级地震,震中位置是31.3°N,103.6°E。与云图中南面汇聚中心相当一致。与曾佐勋预测的北面汇聚中心（31°N,104°E）相距仅50.6 km。发震时间落入2个月预测值时间窗口。预测震级略高于实际地震的震级,误差0.9级。综合地震预测三要素与实际发生的都江堰地震三要素的对比分析,都江堰（MS 4.1）地震是一次利用云地映对、地球排气与卫星重力异常相结合的成功短期预测。值得注意的是,云团中的两组索状云形成两个汇聚中心。其中一个汇聚中心已经发震,另一个汇聚中心可能孕育着下一个中、强地震。本文初步认为,弧形索状云是由于局部地面超低频震荡导致水蒸气和尘埃形成波纹。综合构造背景、卫星重力异常和该区的震源机制解分析认为,都江堰（MS 4.1）地震的发震断层为北川-映秀断裂,与汶川MS 8.0地震发震断层相同,为逆冲兼右行走滑性质。都江堰地震是汶川（MS 8.0）地震的余震,二者具有相同的成因机制：印度板块向北推挤作用下,松潘甘孜地块向东推覆到四川盆地之上,引起北川-映秀断裂逆冲兼右行走滑活动,造成中地壳密度突变的差异流变区积累能量突然释放。     

发震断层对微、宏观震中偏离的影响分析:以新疆地区为例

大量震例表明通常情况下地震的微、宏观震中有很大的偏离,如何在震后快速正确估计微、宏观震中偏离的程度,是目前迫切需要解决的重要问题。以新疆地区为例,详细研究了新疆地区M s≥6.5级的历史地震微、宏观震中偏离与发震构造的空间分布关系。新疆地区主要的发震断层类型包括逆断层、逆冲走滑断层及走滑断层3种。针对不同的发震断层类型初步提出了根据发震构造快速估计6.5级以上强震微、宏观震中偏离的模型和方法。微、宏观震中偏离的理想方向取决于破裂的性质(如单侧破裂、双侧破裂),很难确定理想宏观震中在发震断层的确切位置,具有一定的随机性,但是地震微、宏观震中的偏离方向与新疆整体构造应力方向具有一致性,宏观震中位置一般位于发震断层上或其附近,在实际应用过程中可以认为宏观震中就在断层上。     

芦山地震的红外增温异常分析

地震三要素的短临预测对抗震减灾意义重大,但实现的难度很大,仍是个世界难题。笔者应用卫星红外异常增温时空演变规律对2013年4月20日芦山地震作了研究,并在2013年4月21日全国天灾预测委员会学术研讨会上作出了分析。文中简要剖析了芦山地震的构造背景和成因机理。芦山地震是我国西部地震构造区新发生的MS 7.0级大地震,其成因同汶川地震相似,主要受到印度板块NE向对青藏地块推挤,南北压缩挤出断块向SEE滑动,受到四川盆地以西龙门山断裂带强烈阻挡,积能释放后发震。文中重点介绍了红外增温时空演变规律进行短临地震预测的过程。震前红外增温异常的动态变化是地震构造活动的反应,时间上一般经历初始增温-加强增温-高峰增温-衰减到发震的4个阶段。     

1995年10月6日古冶地震的地温前兆反应和同震效应

一、前兆反应 1995年10月6日6时26分,在唐山市古冶(39.8°N,118.5°E)发生了Ms5.0地震,震中在宝坻地温观测点N85°E 125km的位置(图1)。9月18日之前,宝坻地温观测点日平均变化幅度为0.0008℃。9月17日7时井孔水温为21.0171℃,9月21日14时宝坻观测点井孔水温为20.9960℃,累积下降幅度为0.0211℃,下降速率平均约为0.0004℃/h。21日15时温度回升,到25日24时,井孔水温基本恢复正常,水温恢复     

2013年云南香格里拉、德钦-四川得荣交界5.9级地震灾害及发震构造

2013年8月28日、31日, 云南迪庆藏族自治州香格里拉县、德钦县、四川省甘孜藏族自治州得荣县交界地区连续发生5.1级、5.9级地震.为了查明此次地震的影响破坏程度, 进行了地震现场建筑物震害考察并对震中附近断裂进行了野外构造地质剖面调查.两次地震在短时间内并在相近位置连续发生, 造成了此次云南香格里拉、德钦-四川得荣交界地震比以往同级地震的破坏程度要高, 地震烈度最高为Ⅷ级, 有感范围大, 5.9级地震宏观震中大致处在整个灾区破坏最严重的奔子栏镇争古村一带(28.20°N, 99.36°E), 距离地震微观震中约5.1km.等震线沿德钦-中甸断裂呈北西向分布, 近似为椭球状, 结合此次地震震中附近区域现场断裂调查、震源机制解数据以及地震余震空间分布特征, 初步推断此次地震的发震构造为德钦-中甸断层, 其主要表现为一次以正断为主兼有左旋走滑错动的地震事件.      

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。     

俯冲带地区压扭断裂型地震触发滑坡及其剥蚀厚度空间分布规律分析

2010年1月12日海地MW 7.0级地震触发了大量的滑坡。我们基于GIS与遥感技术构建了3类详细完备的海地地震滑坡编录图,分别为单体滑坡面分布数据,滑坡中心点位置数据与滑坡后壁点位置数据。结果表明海地地震触发了30828处滑坡,这些滑坡大致分布在一个面积为3192.85km2的区域内,滑坡覆盖面积为15.736km2。基于滑坡中心点密度(LCND)、滑坡后壁点密度(LTND)、滑坡面积百分比(LAP)与滑坡剥蚀厚度(LET)这4个衡量指标,使用统计分析方法,分析了海地地震滑坡及其剥蚀厚度与地震参数、地形参数、公路参数的关系。分析结果表明滑坡与坡度、地震动峰值加速度(PGA)存在大致的正相关关系; 与距离恩里基约芭蕉园断裂、距离水系存在大致的负相关关系; 滑坡沿着恩里基约芭蕉园断裂距离的统计结果表明,震中以西距离震中22~26km与8~12km的区域,与震中以东距离震中6~18km的区域是地震滑坡易发区域; 斜坡曲率值越接近0,也就是坡面较平的斜坡越不容易在地震条件下发生滑动; LCND、LTND、LAP与LET高值对应的高程区间为200~1200m; 滑坡发生的优势坡向为E方向; 滑坡的发生与距离震中、距离公路没有太明确的关系。     

2008年云南盈江地震震害特点及抗震防灾启示

2008年云南省盈江县发生了多次中强地震,其中较严重的地震事件有3月21日在南部发生的5.0级地震和8月21日在北部发生的5.9级地震。通过实地考察并结合有关文献,对地震震害特点作了分析,从中得出了农村抗震救灾的启示。几次地震震中均位于岩浆岩区,未见地震断层。地震造成了大量民房破坏,其中3月21日地震对铜壁关乡有轻微的破坏,5.9级地震破坏最严重的是勐弄乡部分村庄,微观震中所在的苏典乡房屋有较轻程度的破坏,油松岭乡江心坡村位于冲积平原,是烈度异常区。有2种原因致使盈江地震震害严重,一是地基地质结构差和力学强度低,如滑坡堆积层地基和易液化沙土地基;二是建筑物的抗震性能差,主要是建筑结构松散和建筑材料质量低劣。盈江地震灾害告诉我们,在农村加强地基勘查和地基处理的极端重要性,同时要加强房屋的抗震设防,加强对地震的应急能力建设,提倡地震保险。     

使用MODIS和MOPITT卫星数据监测震前异常

地震前温度异常以及CH4、CO2等气体的含量增加已经被人们逐渐认识,目前较多的研究集中在使用卫星热红外数据研究震前的温度异常,震前CH4、 CO2等气体含量的增加却一直未能从卫星观测中实现。使用MODIS数据研究了2002年1月15日台湾5级地震前的海上温度异常,使用MOPITT数据研究了2002年3月31日台湾7.5级强震前的CO异常以及温度异常。研究发现温度异常区和CO高值区吻合,因此认为这种温度异常可能是由于地球排气作用而导致。     

Outgoing long wave radiation variability from IR satellite data prior to major earthquakes

Our analysis of the continuous outgoing long wave earth radiation (OLR) indicates anomalous variations prior to a number of medium to large earthquakes. The most recent analysis of OLR is from the M9.0 Sumatra Andaman Islands mega trust event. We compared the reference fields for December 2001 to 2004 and found OLR anomalous values, > 80 W/m², (2σ) within the epicentral area on Dec 21, 2004, 5 days before the event. We used the NOAA/IR daily (one degree) and monthly (two and half degree) gridded data to differentiate between the global and seasonal variability and the transient local anomalies. The cause of such anomalies is not fully understood; one possible explanation is the existence of thermal outgoing radiation as a result of near ground air ionization and latent heat change due to change of air humidity and temperature. This phenomenon is hypothesized to be part of a relationship between tectonic stresses, electrochemical and thermodynamic processes in the atmosphere and increasing mid IR flux, all part of a family of electromagnetic (EM) phenomena related to earthquake activity. The time scale of the observed variations is a few weeks before the onset of the seismic event. In comparison with several years of data, the observed time-series preceding the earthquake had unusually high OLR. The OLR anomaly corresponds to a large area of ground coverage and coincides with the main epicentral zone. The significance of these observations is explored using data from most recent East Asian earthquake swarm of December 2004 and three other earthquakes.     

Abnormal Phenomena Recorded by Several Earthquake Precursor Observation Instruments Before the Ms 8.0 Wenchuan, Sichuan Earthquake

The paper introduces the anomalies observed by digital tiltmeter, cross-fault deformation meter, 4-component borehole strainmeter and geothermometer before May 12, 2008, Ms8.0 Wenchuan earthquake, Sichuan. The digital tiltmeter installed in the epicentral region in Shifang County recorded the tilt anomalies 15 days before the earthquake with variation amplitude of 3.7 times larger than the annual deviation of 2007. The cross-fault deformation meter installed at Zimakua station on the Xianshuihe-Anninghe fault zone detected displacement anomaly occurring since 2006 with the variation amplitude exceeding the cumulative value of the last ten years. Five borehole strainmeter stations in the Chongqing section of Three Gorges Reservoir area observed unconventional strain changes occurring in the period from May 1 through 12, 2008. Among them, the strainmeter at Wanzhou station recorded the great compression strain rate on the EW component at 14:00 o'clock of May 10, and the anomaly amplitude was so large that the instrument output exceeded its dynamic range, corresponding to a level of ～104 nanostrains. The geothermometers installed in Xi'an, Chongqing and Xichang recorded the sudden temperature changes from November 2007 to January 2008 with the variation amplitudes several times larger than the ordinary deviation. The above phenomena and the criteria for distinguishing the anomalies from background fluctuations are discussed in this paper.     

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。     

Chlorophyll concentration and surface temperature changes associated with earthquakes

The preparation process of an impending earthquake may leave fingerprints on the earth??s surface. Elastic strain in rocks, formation of micro-cracks, gas releases and other chemical or physical activities in the earth??s crust before and during earthquakes has been reported to cause rises in temperature, surface latent heat flux (SLHF), upwelling index and chlorophyll-a (Chl-a) concentration on the ground or sea surface. Changes in surface temperature can be monitored with thermal infrared sensors such as NOAA-AVHRR and microwave radiometers like AMSR-E/Aqua. SLHF data and upwelling indices are provided by National Centers for Environmental Prediction (NCEP) Reanalysis Project and Pacific Fisheries Environmental Laboratory, respectively. This study examines behaviors of the above four factors prior to the past three oceanic and coastal earthquakes occurred at the Pacific Ocean (Northern California of June 15, 2005, Central California of September 28, 2004, and December 22, 2003). We were successful in detecting pre-earthquake anomalies prior to all three earthquakes. Our detailed analysis revealed 1?C5?°C rises in surface temperature in epicentral areas. Considerable anomalies in Chl-a concentration, 1?C2?weeks before the day of the main earthquakes, were spotted, which are attributed to the rise in upwelling index. Time series of SLHF showed meaningful rises from 1?month to a fortnight before the earthquake events. One problem in our research was the low resolution of the data which makes the graphs that are generated from NCEP database affected by all sources of anomalies, other than seismic activities, within an about 1.8°?C2.5° (200?km) area.     

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。     

1875年6月8日贵州罗旬地震再考证

经过对历史地震资料记载、前人研究成果、地质构造背景、现今地震活动等的调查研究,得出1875年6月8日发生的波及黔桂湘滇地区的6．5级地震,宏观震中位置在贵州罗甸县北西,参考经纬度为北纬25°35′,东经106°28′。地震名称建议采用“1875年6月8日贵州罗句地震”。     

吉林地区地电阻率震兆异常对比分析

对采用形态法、归一化变化速率法和各向异性度法提取到的吉林省内深源地震以及浅源地震前的地电阻率异常变化进行对比分析,结果表明:(1)震前地电阻率出现1~2年尺度中期异常,甚至短期异常,异常以负异常为主;(2)震前地电阻率原始月均值异常变化幅度1%,表明数字地电仪捕捉电信号灵敏度的提高,更与台址构造密不可分;(3)震前地电阻率出现异常变化,震后恢复到正常变化形态,反映出震前震中区地下应力的变化,震后区域构造应力场重新调整并逐渐恢复的过程。     

汶川地震对冶勒大坝影响分析

冶勒大坝为沥青混凝土心墙堆石坝,最大坝高124.5 m,坝址地震烈度高、地质条件复杂。该坝址距离“5.12”汶川大地震震中258 km,地震发生时坝区有强烈震感。坝上布置了由9台强震仪组成的强震监测台阵及埋设有较完整的大坝安全监测仪器,在此次汶川地震中获得了较完整的地震记录和其他监测资料。通过对强震监测资料及地震前后大坝变形、应力、应变及渗流渗压等方面的分析,考察汶川大地震对冶勒大坝工作性态产生的影响。分析结果表明,地震对大坝整体的应力、应变、渗流渗压并未造成明显的不利影响,但对大坝局部结构产生了一些不利的影响。总体而言,整个大坝在遭遇Ms8.0级大地震之后,外观无异常现象,总体运行性态基本稳定。     

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.