“震前扰动”现象:从模糊走向清晰——与傅容珊教授商榷

本文介绍了作者近期研究发现的汶川大地震“震前扰动”信号的“时间偏移”现象和昆仑山大地震“震前扰动”信号的“频率偏移”现象,并对“震前扰动”与“台风影响”的关系进行了讨论.不同意《地震前兆还是其它因素?——与“汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探”作者商榷》将汶川大地震“震前扰动”的原因简单地归咎于台风并完全排除其与地...     

强台风对汶川大地震和昆仑山大地震“震前扰动”影响的分析

2008年8.0级汶川大地震发生前约40 h起,中国地震局测震台网中的宽带地震仪、重力仪和倾斜仪都记录到了明显的低频扰动现象.然而,在此期间西太平洋上空产生了一次强台风Rammasun（威马逊）;与此类似,2001年8.1级昆仑山大地震发生前约60 h起,国家地震局测震台网中的宽带地震仪也记录到了明显的低频扰动现象,在此期间中国南海上空产生了一次强台风LingLing（玲玲）.本文针对这两大地震的“震前扰动”现象进行了研究,旨在探讨其“震前扰动”现象是否与台风引起的巨浪产生的地脉动效应有关.我们的研究结果表明：在中国内陆观测到的异常扰动与台风路径以及台风的强度密切相关.近海台风可在中国大陆内地引起明显的异常扰动;而远离大陆海岸位于深水海域上空的台风,很难在中国大陆内地引起明显的异常地脉动变化.台风LingLing的路径距离中国海岸最近处仅有约700 km,而台风Rammasun距离中国大陆海岸最近处却达1300 km.本文的对比分析研究表明：路径和强度类似于LingLing的台风在中国内陆可引起明显的异常扰动.因此,中国内陆和沿海许多地震台记录到的昆仑山大地震的“震前扰动”源于LingLing地脉动效应的可能性较大;但位于新疆的地震台记录到的扰动信号频率却明显偏低,这一现象值得注意.路径和强度类似于Rammasun的台风很难在中国内陆引起明显的异常扰动,因此汶川大地震的“震前扰动”完全源于台风Rammasun地脉动效应的可能性较小.汶川大地震的“震前扰动”产生的原因和机理值得我们去进行深入的探讨和研究.     

宽带地震仪资料证实汶川大地震“震前重力扰动”

在武汉大地测量国家野外科学观测站LacosteET重力仪资料中发现汶川大地震"震前扰动"现象之后,又在全国数十个台站宽带地震仪资料中发现了汶川大地震的"震前扰动".和LacosteET重力仪观测到的"震前扰动"一样,宽带地震仪资料的"震前扰动"也是在震前两天开始并逐渐增大,一直持续到汶川大地震发生,信号周期也是4～8 s.     

汶川大地震前非台风扰动现象的研究

为了区分汶川大地震的震前扰动现象中的台风因素和非台风因素,本文研究了中国大陆宽带地震仪在汶川大地震前记录到的异常扰动信号的时频特征.研究结果表明汶川大地震的震前扰动主要由两种扰动构成,二者动态特征完全不同.其中优势频率为0.2～0.25 Hz的扰动主要与台风Rammasun有关.这种台风扰动在沿海地区较强,在内陆地区较弱,其震动源在靠近台风运动路径的海底.另一种优势频率为0.1～0.18 Hz的扰动与台风无关,这种非台风扰动在地震发生前约10 h突然急剧增强,其最大值出现在地震爆发时刻.非台风扰动在靠近震中的地区较强,在沿海和西部地区较弱.震源扰动扫描算法计算初步定位的结果显示其震动源不在海底,而是分散在震中附近的内陆地区.汶川大地震前的非台风扰动是否与汶川大地震有关,值得进行更深入的研究.     

2009年3月19日Mw7.6级汤加大地震的“震前扰动”现象

汶川大地震爆发后,作者在武汉大地测量国家野外科学观测站的重力仪资料中发现了震前约48小时的“重力扰动”现象、并在随后对全国数十个台站宽带地震仪资料的分析中得到了证实.2009年3月19日,太平洋岛国汤加海域爆发了M_w7.6级（里氏7.9级）大地震,宽带地震仪资料中再次出现了显著的、信号周期为4~8秒的“震前扰动”现象：从大地震前约16天的3月4日开始一直持续到地震发生.     

IRIS台网地震仪资料出现2010年1月12日海地大地震"震前扰动现象"

2010年1月12日,加勒比岛国海地爆发了Mw7.0级大地震.震中附近的宽带地震仪记录在1月10—1月12日观测到了显著的“震前扰动”现象.扰动信号的周期为3~10秒.北美大陆的宽带地震仪也记录到了类似的扰动信号.海地大地震“震前扰动”发生期间,加勒比海域及周围海域没有发生任何海洋风暴.海地大地震的“震前扰动”是由某种非台风因素引发的.     

2001年11月14日昆仑山大地震震前扰动信号的再研究

研究了2001年11月14日昆仑山M_S8.1大地震前新疆地区宽频带地震仪记录到的异常扰动事件.新疆地震台网在发生强震的前三天记录到了强烈的扰动信号.由于新疆地震台距离昆仑山大地震的震中很近,因此该震前扰动的成因备受关注,一直被认为可能是与大地震相关的慢地震事件,可能是大地震的某种前兆现象.本研究扩大了观测异常扰动事件的范围,分析了欧亚大陆187个宽频带地震仪在2001年11月的观测记录,发现这些地震仪在11月10—12日期间都记录到了时频特征类似的强扰动信号,其中最强的扰动信号出现在挪威台站KONO.调查研究发现挪威海域在11月10—12日期间出现了一次超强北极风暴,我们对扰动源位置初步定位后发现大地震前欧亚大陆各台站记录的最大扰动信号主要来源于挪威西南海岸.本文的研究结果确认昆仑山大地震前新疆台网记录到的强烈震前扰动信号不是与大地震相关的慢地震事件,而是挪威海域北极风暴激发的微地震（地脉动）.本文进一步研究表明北极风暴激发的地脉动可显著影响中国大陆的地震和重力观测.在分析中国大陆地震台网记录的强扰动信号时,北极风暴的影响不能忽视.     

2009年3月19日Mw 7.6级汤加大地震的"震前扰动"现象

汶川大地震爆发后,作者在武汉大地测量国家野外科学观测站的重力仪资料中发现了震前约48小时的"重力扰动"现象、并在随后对全国数十个台站宽带地震仪资料的分析中得到了证实.2009年3月19日,太平洋岛国汤加海域爆发了Mw7.6级(里氏7.9级)大地震,宽带地震仪资料中再次出现了显著的、信号周期为4～8秒的"震前扰动"现象:从大地震前约16天的3月4日开始一直持续到地震发生.     

汶川8．0级地震前电磁辐射异常变化特征初步研究

汶川8．0级地震前,距离震中只有35km的金河电磁波台记录到了宝贵的电磁扰动信息。本文分析了汶川5．12大地震前后该台的电磁波异常变化特征,表明：①强震前确实有电磁辐射异常存在,震前存在丰富的电磁扰动信息;②电磁扰动前兆异常在时间进程上有明显的阶段性变化特征,这可能是地震孕育不同阶段特征的反映。     

云南测震记录数据对台风登陆过程的响应

针对云南省香格里拉县发生的2次地震的"震前扰动"现象,以及同时期在关岛西南部海面上发生的超强台风Utor活动情况,对云南省部分数字地震台站观测到的异常扰动信号的频谱特征及持续时间进行分析研究,探讨震前低频扰动现象是否与台风引起的巨浪产生的地脉动效应有关。结果显示,"震前扰动"现象确与台风路径以及台风的强度密切相关,异常扰动信号开始时间基本与台风进入大陆架时间一致,台风引起的异常扰动信号的优势频率为0.15~0.3Hz。     

强震短临预报研究战略思想探讨

正当科学界对强震短临预报研究一筹莫展的时候,大自然送来了一份珍贵的礼物--某些强震在发生前数十小时出现的"震前扰动"现象.本文依据"武汉大地测量国家野外科学观测研究站"Lacoste-ET重力仪观测发现汶川大地震前约48小时的"震前扰动"现象和随后的一系列研究,分析了地震预报反对派代表人物Geller所谓"地震是自组织...     

超导重力仪检测2011年日本东北Mw9.0级地震前的重力扰动信号

对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 为检验日本M_w9.0级地震是否存在震前扰动现象,本研究利用全球超导重力仪记录到的地震前后7天内20组秒采样数据进行分析. 经潮汐、大气改正等处理去除仪器的漂移及残余潮汐效应,得到非潮汐重力变化曲线.结果表明大部分振幅大于30×10^-8 m·s^-2的曲线反映了全球M_w≥6级地震引起的高频波动信号,其中11组数据在3月9日M_w7.3级前震之前出现了扰动现象.震前扰动可分解为三个频段,其中,低于0.1 Hz和高于0.18 Hz的分量分别反映了地震波动信号及非构造信息,中间频段(0.118~0.18 Hz)信号能够较大程度地压制地震波动信号、并同时保留异常扰动信息.它的振幅在3月7日10时之前基本保持约1×10^-8 m·s^-2,之后开始逐渐增大,到3月9日7.3级前震前后达到最大,此后振荡衰减,振幅保持约(5~10)×10^-8 m·s^-2,直至主震发生.中间频段信号的变化特征与主震前的应力迁移过程以及实验记录到的地震成核过程有许多相似之处;不过,震前重力异常是否与主震前的应力加速积累有关,仍待进一步研究.     

于田M_s7.3地震震前重力扰动信号研究

2008年3月21日和2014年2月12日,新疆和田地区于田县先后发生两次M_s7.3地震.为分析两次地震前是否存在重力短临异常信号,应用Tsoft软件对原始数据进行理论固体潮改正和气压改正,并基于小波分解去除其低频趋势,有效提取了两次地震前国家连续重力观测网多台g-Phone重力仪的高频扰动信息.结果表明两次地震前都记录到高频扰动信号.2008年地震前牡丹江、沈阳台和漳州台三个台站记录到的高频扰动信号,主频分布在0.2~0.4 Hz.2014年地震前8个台站记录到两组不同频段的扰动信号.第一组信号集中在震前6天的东北台站,第二组扰动信号出现在震前3天的东南台站.两组扰动信号振幅呈现从北到南、从东到西逐步衰减的时空分布规律·同时期的气象资料显示局部强降雨与第二组扰动异常存在良好的相关性.对高频重力信号的时频分析结果表明震前第一组扰动信号存在异常频段0·13~0.18 Hz.应用扰动源扫描算法对2014年两组扰动信号进行空间定.位,结果显示第一组信号扰动源位置与于田震中相距约1935 km,不在于田地震的孕震区内;第二组信号扰动源来自海上.2008年和2014年于田地震第二组震前扰动信号与强降雨以及海浪影响相关.2014年第一组信号与于田地震的关系仍待进一步研究.     

地脉动记录中台风扰动和低频波前兆信息的频带区别研究

通过对宽频带数字资料在昆仑山口西8.1级、汶川8.0级、民乐—山丹6.1级地震前地脉动幅度和频谱变化的研究,发现在震前几天地脉动有明显的扰动变化,初步认为是大震的低频波前兆异常。而强台风对地脉动也有类似的扰动现象。从频率域对比研究后初步认为:低频波前兆异常的可能频带范围是0.1~0.14 Hz,而强台风对地脉动的扰动频率范围是0.15~0.30 Hz。区别对待这两个频带,对跟踪强震临震异常有现实意义。     

震前重力扰动与背景噪声时空变化特征——以玛多MS7.4与漾濞MS6.4地震为例

2021年5月21—22日,云南漾濞、青海玛多先后发生了M_S6.4和M_S7.4地震。为检测震前是否存在重力扰动与重力仪背景噪声异常信号,文中基于中国连续重力台网中15台重力仪的秒采样数据,成功提取了震前重力扰动信号,并计算了排列熵(PE)及重力仪在地震频段(200～600s)的背景噪声等级(SNM)。结果表明：1)大地震发生前多数台站在2021年5月15—18日存在1组重力扰动信号,其中沿海台站同时还存在其他2组扰动信号,扰动幅度为±(10～100)μGal,扰动频率集中在0.15～0.25Hz。沿海台站的扰动幅度普遍大于内陆台站,震中距与扰动幅度无明显相关性,沿海台站扰动幅度较大及产生其他2组扰动的原因可能与海浪脉动或局部降雨有关;2)不需要对原始重力序列作任何预处理,PE能够快速检测到数据中的突变信号,PE时间序列中持续显著下降的信号对应震前扰动信号,PE瞬时向下的脉冲信号对应地震波引起的颤动信号;3)多个台站的SNM时变曲线显示,震前2个月(2021年3月初)直至主震发生时背景噪声水平显著升高,SNM的空间分布表明,震前1～2个月,位于...     

震前蒙城地震台地脉动噪声的特征

对本台数字化地震观测以来记录到的典型地震,运用数字地震信号处理方法,测算每个抽选地震震前一分钟地脉动信号在时间域和频率域的特征数据,通过频谱分析法,获得了震前地脉动噪声频谱的差异性。初步研究了典型地震震前地脉动频谱变化的特征和规律,共归纳了18类震前地脉动噪声类型,按照无震平静分钟值脉动频谱特征类比典型地震震前分钟值频谱的异样变化,发现正常与异常的地脉动噪声特征,最主要的还是受震级强度和地理位置的影响较大。临震前地脉动分钟值频谱特征异常,可用于震前脉动前兆异常变化跟踪,从而利用地脉动频谱的特征参量监测地震孕育过程,为地震中长期及短临预报提供依据。     

汶川8.0级大地震前电磁扰动异常变化特征初步研究

利用电磁波扰动理论,研究汶川5·12大地震前,金河、剑阁、二砂3个台站的电磁波异常变化特征。结果表明:①震前3个台站均出现电磁扰动异常,以金河、剑阁地震台显著;②电磁扰动前兆异常在时间进程上有明显的阶段性变化;③随距震中距半径的增大,电磁扰动值逐步衰减。     

地震前兆还是其他因素？——与“汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探”作者商榷

本文仔细分析了我国宽带地震仪记录和论文“汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探”提供的数据,探讨了5.12汶川8.0级强烈地震前后记录的“异常”现象,对该论文观点提出了质疑.有理由推测,该“短临异常”并非地震前兆,它最可能是在此期间在西太平洋的02号强台风“威马逊”激发的脉动异常.     

基于改进型BP网络的空间电场分类研究

空间电场信号异常识别是研究地震引起电离层扰动的重要内容。 将空间超低频电场电位数据看作随机数字信号, 以均值、 均方差、 偏度和峰度等四个指标进行描述, 采用“5·12”汶川大地震前空间超低频电场电位数据作为原始数据, 训练改进型BP神经网络, 建立了空间电场信号异常分类识别模型, 并以SOM神经网络进行验证。 计算结果显示, 空间超低频电场电位异常信号主要集中在5°~25°N, 88°~120°E之间的区域, 汶川大地震影响范围内的电离层扰动, 可能是汶川地震发生前引起的, 这与前人研究一致, 说明采用改进型BP神经网络异常分类识别模型研究地震引起的电离层扰动是可行的。     

岩石破裂以及破裂前信号的演变

地震是大量的岩石破裂事件.很多大地震之前都存在瞬态信号:电磁信号、磁场变化、电离层扰动、土壤导电率的变化以及其他震前信号.令监测人员奇怪的是,在震前短时间内一些震前信号会衰弱甚至消失不见.岩石中应力活化电流的发现提供了一个可能的解释,应力能够激活岩石中的移动电荷载体,即电子空位缺陷(electron vacancy d...